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A Comparative Wet Collapse Buckling Study for the Carcass Layer of Flexible Pipes

Gay Neto, Alfredo; Martins, Clovis de Arruda
Fonte: ASME-AMER SOC MECHANICAL ENG; NEW YORK Publicador: ASME-AMER SOC MECHANICAL ENG; NEW YORK
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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36.43%
When there is a failure on the external sheath of a flexible pipe, a high value of hydrostatic pressure is transferred to its internal plastic layer and consequently to its interlocked carcass, leading to the possibility of collapse. The design of a flexible pipe must predict the maximum value of external pressure the carcass layer can be subjected to without collapse. This value depends on the initial ovalization due to manufacturing tolerances. To study that problem, two numerical finite element models were developed to simulate the behavior of the carcass subjected to external pressure, including the plastic behavior of the materials. The first one is a full 3D model and the second one is a 3D ring model, both composed by solid elements. An interesting conclusion is that both the models provide the same results. An analytical model using an equivalent thickness approach for the carcass layer was also constructed. A good correlation between analytical and numerical models was achieved for pre-collapse behavior but the collapse pressure value and post-collapse behavior were not well predicted by the analytical model. [DOI: 10.1115/1.4005185]; FAPESP; FAPESP [2006/06277-0]; CNPq [310105/2009-9]; CNPq

Estudo comparativo entre modelos na análise local de tubos flexíveis.; Comparative study between modles in local analysis of flexible pipes.

Maranhão, Flamínio Alves Fávero
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 26/08/2011 PT
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36.32%
Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre resultados obtidos através de um modelo analítico-numérico, um modelo em elementos finitos e resultados experimentais na análise estrutural local de tubos flexíveis utilizados na explotação de petróleo. Em particular, o modelo em elementos finitos proposto considera efeitos de não-linearidade decorrentes do contato e das forcas de atrito entre as camadas concêntricas do tubo, de forma a reproduzir curvas de histerese típicas obtidas em ensaios em escala real. Tais curvas não podem ser obtidas pelos modelos simplificados tradicionais, de maneira que sua obtenção por modelos em elementos finitos traz novas informações sobre o comportamento estrutural dos dutos Tomando como base e elemento motivacional os resultados de ensaios experimentais de um tubo flexível de 2,5, realizados no Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, são estudados um modelo analítico e um modelo em elementos finitos, ambos representando o tubo ensaiado experimentalmente, de maneira a apontar, de forma qualitativa e quantitativa, quais são os pontos fortes e fracos de cada abordagem. O modelo analítico-numérico simplificado, obtido de um campo de deslocamentos compatível com os carregamentos axissimétricos aplicados e de um conjunto de equações que envolvem equilíbrio de forcas e equações constitutivas lineares...

Contribuição ao projeto de cabos umbilicais e tubos flexíveis: ferramentas de CAD e modelo de macro elementos.; Flexible pipes and umbilical cables project contribution: CAD tools and macro-element model.

Provasi, Rodrigo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 10/12/2012 PT
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46.26%
A Engenharia Offshore está sempre em evolução, motivada pela busca de novos poços de petróleo, o que acarreta em maiores lâminas dágua e demanda novas tecnologias que tornem o processo viável. Neste contexto, não apenas novos tipos de plataformas são desenvolvidas, mas também novos tipos de tubos flexíveis e cabos umbilicais. A maior dificuldade de gerar esses novos tipos de cabos é determinar a sua viabilidade. Tubos flexíveis e cabos umbilicais são de difícil modelagem, devido à interação entre as camadas, além de difícil concepção, dada a grande variedade de componentes e o grande número de configurações possíveis. O processo de concepção desses cabos é baseado nas funções que os elementos que os compõem têm de cumprir, levando aos tipos de componente que serão utilizados. O processo consiste em definir as funções que o cabo deverá executar e selecionar os elementos que o irão compor. Esse processo deve levar em conta as características estruturais e respeitar restrições definidas no projeto. Com o objetivo de tornar o processo de concepção desses cabos menos laboriosa, propõe-se neste trabalho uma ferramenta computacional do tipo CAD (do inglês Computer Aided Design), bem como um modelo de mecânica interna para tratar da interação entre as camadas. A ferramenta CAD aqui proposta difere das demais por facilitar em muito a definição do cabo e de suas funções. Ela inclui ainda ferramentas de verificação da configuração final através de um modelo 3D. Ela permite ao usuário criar uma configuração totalmente nova a partir de uma biblioteca de elementos previamente definido. O software ainda oferece a visualização tridimensional...

Investigação sobre a instabilidade axissimétrica de tubos de polietileno de alta densidade sujeitos a compressão axial e pressurização interna e um critério de previsão do fenômeno de 'birdcaging' em tubos flexíveis.; Investigation on the axissimétrica instability of high density polyethylene pipes subjected to axial compression and internal pressurization and a criterion of the birdcaging phenomenon prediction in flexible pipes.

Rabelo, Marcos Alves
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 11/09/2014 PT
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36.26%
Tubos flexíveis são estruturas complexas compostas de várias camadas metálicas e poliméricas empregados pela indústria offshore na exploração de hidrocarbonetos. O estudo do comportamento estrutural e das falhas que podem advir do lançamento e uso desses sistemas em campo é uma área vasta e fecunda da mecânica estrutural. Apesar dos progressos alcançados na análise e nos vários estudos conduzidos ao longo dos anos, no sentido de explicar o surgimento do fenômeno conhecido por birdcaging pesquisando o comportamento das camadas conhecidas como armadura de tração, pouca atenção foi direcionada ao comportamento estrutural da capa plástica externa. A presente tese contribui com os estudos do mecanismo deflagrador do birdcaging à luz do comportamento estrutural da capa plástica e apresenta um critério limite para a previsão do fenômeno. Estudos analíticos, numéricos e principalmente experimentais foram realizados em tubos de PEAD simulando a capa plástica com a finalidade de investigar a instabilidade axissimétrica desta quando sujeita a compressão axial e pressurização interna. Utilizando o modelo analítico adaptado, foi criado um diagrama de limite de instabilidade com o uso de força e pressão interna adimensionalizadas. Este diagrama...

Avaliação da vida em fadiga de um novo modelo de terminal conector para dutos flexíveis

Xavier, Flávio Galdino
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
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46.69%
Este trabalho foca a avaliação da vida em fadiga de um novo modelo de terminal conector para dutos flexíveis (risers) de camadas não aderentes (unbonded). Os ensaios foram feitos levando em consideração apenas a parte estrutural desses dutos, de forma a ensaiar uma nova configuração de ancoragem da armadura de tração encontrada nesse equipamento conhecido como terminal conector (end fitting). É dentro deste componente que os arames da armadura de tração são fixados por resina epóxi em conjunto com uma configuração específica permitindo dessa maneira a sustentação do duto flexível quando fixado a plataformas offshore. Para a escolha do novo modelo de ancoragem aqui proposto, além de se tomar como referência, fez-se também uma analogia aos modelos utilizados nas ancoragens das barras metálicas utilizadas em concreto protendido. Isto foi feito por entender que algumas características mecânicas da resina epóxi aproximam-se das do concreto. Para a definição do novo modelo de ancoragem, uma análise simplificada, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), foi feita em dois modelos de ancoragens recomendados na API RP 17B (2002) e utilizado por alguns fabricantes, no intuito de verificar as distribuições das tensões ao longo desses arames dentro do terminal conector quando envolto pela resina epóxi. Esta análise destacou as regiões ao longo dos arames onde havia concentrações das tensões. Utilizando-se dessas informações...

Avaliação das armaduras de tração de riser flexível durante ensaios axiais de tração e fadiga

Bueno, Antonio Fernando Burkert
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
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46.53%
O presente trabalho tem como objetivo avaliar as tensões atuantes no conjunto conector e duto flexível de camadas não aderentes durante ensaios com carregamentos axiais de tração e fadiga. Estes ensaios são utilizados para a qualificação de dutos flexíveis. Foram desenvolvidos e patenteados alguns modelos de conectores contemplando apenas a parte estrutural. Ensaios preliminares de tração e fadiga, com dois conectores diferentes e um segmento de riser de dimensões reduzidas, foram realizados visando a seleção do modelo de melhor desempenho em um pórtico. O conector de melhor desempenho foi então ensaiado em uma bancada com dimensões que atendessem ao documento da Petrobras a I-ET 3500.00.6500-291-PAZ-001 - Non standartized Prototype qualification tests of flexible pipes (2007). Tanto os ensaios do pórtico como o de bancada, foram monitorados com strain gages colados nos tendões da armadura externa de tração próximos aos conectores. O foco deste trabalho está nas armaduras de tração na interface com a resina do conector. Questões quanto ao desempenho da mesma em fadiga são de grande importância prática. Complementando a parte experimental, foram construídos modelos sólidos tridimensionais, baseados no Método dos Elementos Finitos para análise das tensões. A comparação dos resultados das diferentes metodologias validou o modelo numérico possibilitando melhor entendimento das variações de tensões nas armaduras de tração na interface com os conectores. Isso possibilitou responder a importantes questões quanto ao desempenho em fadiga bem como possíveis melhorias no projeto de conectores para dutos flexíveis. Existem trabalhos referentes à análise de tensões dos tendões nos conectores considerando o estado plano de tensões. O presente estudo dos tendões usando modelos tridimensionais...

Emprego de cabos de aço como armadura de tração para a aplicação em dutos flexíveis

Fontana, Walter Andrey
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
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46.66%
A necessidade de exploração de petróleo em águas profundas exige o emprego de dutos flexíveis com desempenho em fadiga adequado, sendo as armaduras de tração deste tipo de duto as camadas mais críticas para este tipo de solicitação. Atento a isto, este trabalho mostra o desenvolvimento de um novo conceito de armaduras de tração, que são construídas com cabos de aço. Para avaliar o desempenho dos cabos de aço na armadura tração foi elaborada uma configuração de armadura, com a seleção e aplicação de cabos de aço disponíveis no mercado nacional. Além da caracterização metalúrgica, dimensional e mecânica, foram feitos ensaios de fadiga ao ar e em água do mar sintética no cabo de aço selecionado. Ensaios em fadiga de uma seção da conexão foram feitos para avaliar as características da falha de fadiga, comparando-as com os tendões maciços. Também foi executada uma análise por elementos finitos para avaliar a distribuição de tensões no interior da resina, sendo validada pelo uso de extensômetros no cabo. Foi projetado e construído um duto com a configuração proposta, além das conexões. Este duto foi ensaiado em tração e fadiga e comparado com um duto de referência, em termos de peso, tensões e rigidez axial e a flexão. Os resultados sugerem um grande aumento na vida em fadiga nas conexões e no ambiente com água do mar. Além disso...

Desenvolvimento de modelos neurais para detectar e localizar vazamentos em tubulações transportando gás; Development of neural models to detect and locate leaks in pipes transporting gas

Rejane Barbosa Santos
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 17/05/2011 PT
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36.65%
A cada ano cresce o número de tubulações transportando gases e líquidos, ocasionando a necessidade de aumentar a confiabilidade operacional dos dutos. Considerando a importância do monitoramento dos sistemas de tubulações, o presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento e teste de técnicas de detecção de vazamentos de gases em um sistema de tubulação, baseada nos métodos acústicos, visando à detecção e à determinação da magnitude dos vazamentos, além da localização dos mesmos através da utilização de redes neurais artificiais. Foram provocados vazamentos, com diferentes magnitudes de orifícios, em tubulação de ferro galvanizado de 60m e em tubulação flexível de 100 m de comprimento, transportando ar comprimido. Os ruídos sonoros dos vazamentos foram captados por microfone e analisados para as duas tubulações,sob diversas condições de pressão inicial do ar (2, 4 e 6 kgf/cm2) e de localização do vazamento.O microfone foi instalado no vaso de pressão,localizado no início da tubulação, e acoplado a uma placa de aquisição de dados num microcomputador. Os dados experimentais obtidos através deste microfone foram decompostos em ruídos de diferentes freqüências por meio de um circuito eletrônico de condicionamento de sinais. Para cada pressão inicial...

A Novel Flexible Virtual Fixtures for Teleoperation

Du, Guanglong; Zhang, Ping
Fonte: Hindawi Publishing Corporation Publicador: Hindawi Publishing Corporation
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 11/02/2014 EN
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26.61%
This paper proposed a novel spatial-motion-constraints virtual fixtures (VFs) method for the human-machine interface collaborative technique. In our method, two 3D flexible VFs have been presented: warning pipe and safe pipe. And a potential-collision-detection method based on two flexible VFs has been proposed. The safe pipe constructs the safe workspace dynamically for the robot, which makes it possible to detect the potential collision between the robot and the obstacles. By calculating the speed and the acceleration of the robot end-effecter (EE), the warning pipe can adjust its radius to detect the deviation from the EE to the reference path. These spatial constraints serve as constraint conditions for constrained robot control. The approach enables multiobstacle manipulation task of telerobot in precise interactive teleoperation environment. We illustrate our approach on a teleoperative manipulation task and analyze the performance results. The performance-comparison experimental results demonstrate that the control mode employing our method can assist the operator more precisely in teleoperative tasks. Due to the properties such as collision avoidance and safety, operators can complete the tasks more efficiently along with reduction in operating tension.

Drag amplification and fatigue damage in vortex-induced vibrations

Jhingran, Vikas Gopal
Fonte: Massachusetts Institute of Technology Publicador: Massachusetts Institute of Technology
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 221 p.
ENG
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26.57%
Fatigue damage and drag force amplification due to Vortex-Induced-Vibrations (VIV) continue to cause significant problems in the design of structures which operate in ocean current environments. These problems are magnified by the uncertainty in VIV prediction, particularly with regard to fatigue damage. Although the last fifteen years has seen significant advancement in VIV prediction, important fatigue and drag related questions remain unanswered. This research addresses two important problems. The first is the difficulty in measuring local drag coefficients on long flexible cylinders, excited by VIV. At best engineers are forced to use spatially averaged drag coefficients. This is especially inaccurate when the pipe and flow properties change, either due to partial coverage with VIV mitigation devices, such as strakes or fairings, or shear in the incident current profile. The second problem is the lack of design procedures that account for the effect on fatigue damage due to the higher harmonics in the VIV strain response. To address these problems, two experiments were performed to collect data, the first in October of 2004 and the second in October of 2006. Both of these experiments were designed specifically to collect strain measurements from a densely instrumented pipe undergoing VIV at high mode numbers when subjected to current profiles with varying amounts of shear. Data from these experiments was used to develop a method to extract local drag forces from the measured mean strain. This method...

Otimização de poliuretanos para protetores de linhas flexíveis sujeitos ao desgaste abrasivo; Optimization of polyurethanes for protection of flexible pipes subject at abrasion wear

Santos, Fábio Cordeiro dos
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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56.53%
No último ano a Petrobras conseguiu a auto-suficiência do Brasil na produção de petróleo, isso graças aos esforços para dominar a tecnologia em exploração de poços cada vez mais profundos. A extração de petróleo em grandes profundidades é realizada através linhas flexíveis compostas por multicamadas de materiais metálicos e poliméricos, acopladas a plataformas flutuantes. Essas linhas ao entrarem em contato com o solo marinho, numa região chamada TDP, sofrem desgaste abrasivo. Atualmente as linhas flexíveis nessa região são protegidas com calhas bipartidas fabricadas em elastômero de poliuretano. Esse tipo de poliuretano tem mostrado um desempenho superior contra o desgaste abrasivo em relação a outros materiais poliméricos. O presente trabalho tem o objetivo de otimizar o desempenho de elastômeros de poliuretano contra o desgaste abrasivo no TDP. Essa otimização foi realizada formulando-se diversas combinações de isocianatos e polióis, matérias-primas básica na produção de elastômeros de poliuretano, com a adição do lubrificante sólido bissulfeto de molibdênio em metade das formulações. A avaliação dos efeitos causados pela adição de lubrificante nos poliuretanos foi realizada através de ensaios de caracterização. O comportamento mecânico das formulações foi avaliado através de ensaios normatizados de tração...

Avaliação da resistência ao desgaste abrasivo de risers flexíveis – proposição de nova metodologia de teste; Abrasive wear resistance of flexible riser protection layers - Proposal of a new test methodology

Moraes, Juliano Oseias de
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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36.21%
Nos últimos anos, a extração de petróleo em águas profundas pela Petrobras tem sido expandida progressivamente. Uma das formas de extração do petróleo nessa condição é através de plataformas móveis, que são conectadas aos poços através de linhas flexíveis, também chamadas de risers. Esses componentes são constituídos por um complexo sistema de camadas concêntricas, sendo os revestimentos (interno e externo) confeccionados em polímeros. Recentemente, constatou-se que, no ponto de início do contato da tubulação com o fundo do mar (Touch Down Point - TDP), as linhas flexíveis experimentam um progressivo desgaste por abrasão. Para reduzir esse problema, esses componentes vêm sendo revestidos externamente com luvas bipartidas em poliuretano. Estes revestimentos são caracterizados por elevada inércia química, boa resistência mecânica, aliadas à flexibilidade necessária à estrutura. Assim, o desgaste abrasivo dessas linhas foi reduzido, necessitando, todavia, de otimizações adicionais. Atualmente, a avaliação do desempenho destes materiais vem sendo feita através de ensaios de desgaste abrasivo normatizados pela DIN 53.516 e de ensaios de esclerometria pendular, ambos a 4ºC. No presente trabalho, foi desenvolvido um equipamento e uma metodologia de ensaio de desgaste abrasivo...

Instrumentação de um tribômetro para ensaios de deslizamento em dutos flexíveis; Instrumentation of a tribometer for testing the slip in flexible pipe

Ladeira, Guênia Mara
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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46.26%
Os dutos flexíveis são utilizados em larga escala como meio de condução de petróleo, gás e água entre as cabeças dos poços e as plataformas. Os dutos flexíveis são constituídos por camadas de materiais poliméricos, intercaladas com cintas de aço, formando assim um compósito que alia alta resistência à corrosão e flexibilidade de movimentação. Eles absorvem as movimentações impostas por correntes marinhas, mas podem sofrer desgaste na camada polimérica externa. Com o intuito de simular esse tribossistema, o Laboratório de Tecnologia em Atrito e Desgaste projetou e construiu um tribômetro capaz de reproduzir em escala real condições semelhantes ao desgaste que ocorre em campo. O equipamento desenvolvido é constituído de um sistema capaz de realizar movimentos verticais alternados, em ambiente submerso, além de aplicar sobre as amostras ensaiadas cargas normais à sua superfície, cujos valores podem chegar a 1.000 kN. A automatização com controle e monitoramento de variáveis de processo é fundamental para o correto funcionamento desse equipamento. Nesta dissertação é descrita a instrumentação desenvolvida para esse Tribômetro, apresentando os testes preliminares dos sensores e a análise do desempenho mecânico e dos dados captados dos sensores de cada subsistema. Finalmente...

INVESTIGATION OF CULVERT JOINTS EMPLOYING LARGE SCALE TESTS AND NUMERICAL SIMULATIONS

Becerril García, DAVID
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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36.65%
The performance of joints in buried gravity flow pipelines are important since failure of these elements can affect the structural capacity of soil-pipe systems and reduce their longevity. Currently, there are no clear guidelines to design joints for gravity flow pipelines and therefore their design is based on semi-empirical methods. It is necessary to identify and quantify the demands that act across joints when subjected to service loading conditions to establish adequate design guidelines. Such demands will vary depending on the type of joint, type of pipe, burial and loading conditions. Therefore work is needed to investigate the influence of these conditions on the performance of joints. Full-scale laboratory tests have been performed on rigid (reinforced concrete) and flexible (corrugated steel and thermoplastic) pipelines to investigate the response of their joints when buried and subjected to surface loading. The joints investigated are either ‘moment-release’ joints (those that accommodate rotation and reduce the longitudinal bending moments close to zero), or ‘moment-transfer’ joints (those that limit rotation and transfer longitudinal bending moments from one pipe to the next). These experiments evaluate the influence of different cover depths...

SIMPLIFIED DESIGN EQUATIONS AND LABORATORY TESTS FOR PIPE JOINTS

Wang, YU
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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46.81%
The joint may be considered a weak point along the pipe and can have a major impact on pipe performance. However, little research has been conducted in regard to joint design. To improve current structural design criteria, this thesis presents the findings and conclusions of experimental and computational studies of the effects of longitudinal bending on joints in rigid (reinforced concrete) and flexible (corrugated steel and thermoplastic) pipes. Solutions for expected shear force, longitudinal bending moment and rotation across the joint for rigid and flexible pipes are formulated for use in structural design of pipe joints. Exact algebraic solutions for rigid pipes are derived using the beam-on-elastic-spring approximation. The formulations for flexible pipes are developed assuming that the two pipes are very long, and that the response is not affected by either the location or characteristics of those other joints. The flexible pipe design equations are developed using various closed form solutions for beams on elastic foundations developed by Hetényi (1948). Parametric studies are then presented where the key factors controlling the behaviour are examined, and the comparisons to recent experimental measurements show that the joint rotation calculated using the equations and a value of soil stiffness proposed for use in design are generally reasonable and conservative compared with the laboratory tests. To measure the capacity of the joint to accommodate the demands...

Nonlinear finite element study of deteriorated rigid sewers including the influence of erosion voids

Tan, Zheng
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 5020488 bytes; application/pdf
EN; EN
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26.65%
The service life of rigid sewer pipes is often controlled by joint integrity. Leaking joints can cause ingress of water and develop voids where surrounding soil has eroded. The influence of soil voids on the stability of buried rigid pipes is investigated, considering the effects of void size, void location and void shape. A series of simplified void geometries are defined, and their influence on bending moments in the rigid sewer is studied through finite element analysis. Elastic analysis indicates that the bending moments from expanding voids at the springline will increase slowly, accelerating once the void spans a 45 degree arc, approximately doubling at 90 degrees, and tripling if the loosened backfill is modeled for shear failure. This preliminary study suggests that the growth of erosion voids should be stopped before they reach 45 degrees, but validation through physical testing is necessary. Elastic-plastic finite element analysis is used to calculate the deformation of rigid fractured pipe with different thicknesses, considering both bonded and full-slip interface conditions. The analysis confirms that bonded idealized flexible pipe theory is very effective for calculation of increases in horizontal diameter of the fractured pipe. Furthermore...

BEHAVIOUR OF DETERIORATED PIPES REHABILITATED WITH GROUTED SLIPLINERS

Simpson, Bryan
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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26.51%
The goals of this research are to develop and validate the use of distributed fibre optic sensors for use in strain monitoring of buried culverts, and to use full-scale experiments to evaluate the performance of both deteriorated steel and reinforced concrete culverts rehabilitated with grouted slipliners subjected to surface loading. Bench scale experiments were conducted to evaluate the use of fibre optic sensors against conventional strain sensors. Then, fibre optic sensors were attached to a full-scale culvert that was tested in a buried state as a proof of concept. Finally, fibre optic sensors were used in two large scale buried pipe tests to explore the performance of rehabilitated flexible and rigid culverts. A deteriorated steel culvert was tested in a buried state under surface loading, then rehabilitated with a grouted high density polyethylene (HDPE) slipliner while still in a buried state and tested under surface loading at 0.9 m and 0.6 m burial depths. The rehabilitated steel pipe was tested under service loading, and up to 1250 kN of applied load. The results suggested that the grouted annulus stiffened the overall structure, and increased the capacity of the system to over 3 times the fully factored design load. A deteriorated reinforced concrete culvert was tested and rehabilitated in a similar fashion. The grout in the annulus penetrated the cracks at the crown...

Análise do comportamento estrutural de sistemas de drenagem viária constituídos por tubos plásticos flexíveis envolvidos com areia.; Structural behavior analysis of draining road systems.

Schmitz, Cristiane Salerno
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 13/12/2002 PT
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36.73%
Este trabalho objetivou o conhecimento do comportamento estrutural de um sistema solo-tubo plástico flexível de paredes estruturadas frente a cargas permanentes sobre a tubulação e carregamentos móveis, como os provenientes de tráfego de veículos. Para o estudo, foram construídas valas em verdadeira grandeza na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos DAER-RS/UFRGS em Porto Alegre, RS, onde se dispõe de um equipamento simulador de tráfego, utilizado para aplicação de cargas estáticas e cíclicas na superfície dos sistemas solo-tubo. As variáveis independentes controladas são o grau de compactação do material que envolve o tubo e altura do mesmo material sobre o tubo. As variáveis medidas são a deflexão do tubo sob carregamento do simulador e o deslocamento permanente causado pela carga de solo sobre o tubo. O controle de compactação do material de envolvimento do tubo foi realizado com três equipamentos diferentes e os resultados foram comparados. Os resultados de deflexão e deslocamento pemanente foram utilizados para cálculo dos valores de módulo de reação E' do maerial de envolvimento do tubo e foram comparados com os encontrados na literatura. Constatou-se o comportamento elástico dos tubos sob carregamento repetido...

A Comparison between Two Simple Models of a Slug Flow in a Long Flexible Marine Riser

Pollio, A.; Mossa, M.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 10/11/2009
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26.52%
Slug flows are extremely interesting multiphase regime phenomena which frequently occur in flexible marine risers used by the petroleum industry in offshore environments and have both a liquid and gaseous phase. This paper describes two simple models of the slug flow regime by means of an equivalent monophase flow with a non-constant density. The slug regime is modelled as a monophase density-varying flow with a sinusoidal density, travelling along the pipe itself towards the top end node of the riser. Starting from the bottom end, it is characterized by adiabatic processes and energy loss along the entire length of the pipe. In the first model, the slug wavelength is supposed to be independent of the riser inclination, while in the second one a simple linear relationship between the slug wavelength and the pipe inclination was imposed. The global equation of the motion of the riser (written in a two-dimensional domain throughout the plane containing the riser) was solved using a Matlab code in the time domain. In particular, the axial tensile force, the bending moment, the viscous structural damping, the wave-induced forces and the riser-seabed interaction are all modelled here. This work presents a comparison between the two models in two main kinds of configuration (a very long riser with and without seabed presence) and it allows the authors to make some considerations on general pipe behaviour.; Comment: 33 pages...

The laminar flow instability criterion and turbulence in pipe

Arsenjev, S. L.; Lozovitski, I. B.; Sirik, Y. P.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 19/03/2003
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26.52%
The identification of stream in the straight pipe as a flexible rod has allowed to present the criterion expression for determination of transition of the laminar flow regime to the turbulent as a loss of stability of the rectilinear static structure of translational motion of stream in pipe and its transition to the flexural-vortical dynamic structure of translational motion, just as a flexible rod buckling. The introduced criterion allows to take into account an influencing of the inlet geometry, the pipe length, the flow velocity, and also of any physical factors on stability of the rectilinear flow structure. It is ascertained, that Reynolds number is the number of local hydrodynamic similarity and it is displayed that one is constituent part of the introduced stability criterion. The developed approach to a problem of stability is applicable for a problem solving on internal flow and external streamline.; Comment: 9 pages