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Seismic design of buried steel pipelines
Banushi, Gersena
Braunschweig (Deutschland)
Selbstverlag
2016, VI,162 S., Abb., Tab., Lit., Kt.
Sprache: Englisch
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[Quelle: http://d-nb.info]
Erdbebenrisiken wie seismisch bedingte Erdrutsche, horizontale Bewegungen im Boden durch Bodenverflüssigung und Verwerfungen bedrohen die Sicherheit von unterirdischen Rohrleitungssystemen. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit, die Tragfähigkeit der Rohrleitungen bei diesen Einwirkungen zu bewerten. Diese Dissertation analysiert den Widerstand einer geraden, unterirdischen Stahlrohrleitung, die einer strike-slip-Störung im Boden ausgesetzt ist. Dabei werden die Methoden der Winklerbettung eines Balkens und des Kontinuumsansatzes im Rahmen der Finite-Elemente-Methode eingesetzt. Die Auswirkung unterschiedlicher Boden- und Rohrparameter, die eine maßgebliche Rolle bei der Reaktion der Rohrleitung spielen, werden sorgfältig untersucht. Dazu gehören beispielsweise der Neigungswinkel von Störungen, die Verschüttungstiefe der Rohrleitung, das Bodenmaterial, die Rohrdicke und der Rohrinnendruck. Um die Rechenzeit zu optimieren, ist jedes Ende des berechneten Rohrsegments, mit einer äquivalenten Randfeder verbunden, die die Wechselwirkung mit dem Rest des Bodenleitungssystems darstellt. Innerhalb des Kontinuumsmodells werden sowohl Boden- als auch Rohrleitungskontaktoberflächen mit einer ähnlichen Maschengröße vermischt, sodass eine Lösungskonvergenz gewährleistet ist. Mit dem eingeführten Submodellierungsmodell ist es möglich, auf einen begrenzten Teil des Modells zu fokussieren und diesen mit einer feineren Maschengröße zu berechnen. Dadurch können lokale Stauchungen und Ausbeulungen genau berechnet und die kritische Verschiebung für diesen Grenzzustand ausgewertet werden. Die numerischen Ergebnisse aus beiden Modellen werden sowohl untereinander als auch mit neueren Forschungsergebnissen verglichen, was einen besseren Einblick in das mechanische Verhalten des Boden-Pipelinesystems unter strike-slip-Störungen ermöglicht. Abschließend wird eine Reihe von Empfehlungen entwickelt, um die seismische Bemessung von Stahlrohrleitungen im Bereich von aktiven Störungen zu verbessern. Das vorgeschlagene Modellierungsverfahren, einschließlich der Submodellierungstechnik und der exakten analytischen Formulierung der Rohrgrenzen in Abhängigkeit der Systemparameter, ist dazu geeignet, das seismische Verhalten der unterirdischen Stahlrohrleitung genau und effizient zu berechnen und analysieren.
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