Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Simplified design model for rigid pipe joints based on the two-pipe approximation1
Solutions for expected shear force and rotation across joints connecting rigid pipes are formulated for use in the structural design of rigid pipe joints and possible inclusion in current pipe standards. The loading system is divided into live loading and earth loading, and these cases are treated separately. Exact algebraic solutions are derived using the beam-on-elastic-spring approximation for two rigid pipes connected by a moment-release joint, which is considered conservative. Additional discussions are also presented about the conservative nature of the “two-beam”-on-elastic-spring approximation compared to finite element solutions for beam-on-elastic-springs problems involving more pipe segments. A parametric study is then presented examining the key controlling factors. Vehicle load calculations assume live load spreading with depth approximated by a trapezoidal loading prism. Earth load calculations are derived for a change in the stiffness of soil support from one section of the pipeline to the next. Comparisons with experimental measurements indicate that the design equations reflect observed changes in joint response as burial depth or pipe diameter increases. Experimental variability is considerable however, and the design calculations are generally conservative.
Des solutions dont formulées pour décrire la force de cisaillement prévue et la rotation des joints qui relient des tuyaux rigides. Ces solutions seront utilisées pour la conception structurale des joints de tuyaux rigides et seront possiblement incluses dans les standards actuels de tuyaux. Le système de chargement est divisé entre la charge vive et la poussée des terres, et ces cas sont traités séparément. Des solutions algébriques exactes sont dérivées à l’aide de l’approximation de « poutre sur ressort continu élastique » pour deux tuyaux rigides reliés par un joint de relâchement des moments, ce qui est considéré comme conservateur. Des discussions additionnelles sont aussi présentées à propos de la nature conservatrice de l’approximation « deux poutres » sur ressort continu élastique comparativement aux solutions par éléments finis pour les problems de « poutre sur ressort continu élastique » impliquant plus de segments de tuyaux. Une étude paramétrique est ensuite présentée pour examiner les principaux facteurs de contrôle. Les calculs de charges de véhicules supposent que la charge vive s’étend avec la profondeur selon une approximation de charge en prisme trapézoïdal. Les calculs de poussée de terres sont dérivés pour une variation de rigidité du support du sol d’une section du pipeline à l’autre. Des comparaisons entre les mesures expérimentales indiquent que les équations de conception reflètent les changements observés de réponse des joints à mesure que la profondeur d’enfouissement ou que le diamètre du tuyau augmentent. Cependant, la variabilité expérimentale est considérable et les calculs de conception sont généralement conservateurs. [Traduit par la Rédaction]
Simplified design model for rigid pipe joints based on the two-pipe approximation1
Solutions for expected shear force and rotation across joints connecting rigid pipes are formulated for use in the structural design of rigid pipe joints and possible inclusion in current pipe standards. The loading system is divided into live loading and earth loading, and these cases are treated separately. Exact algebraic solutions are derived using the beam-on-elastic-spring approximation for two rigid pipes connected by a moment-release joint, which is considered conservative. Additional discussions are also presented about the conservative nature of the “two-beam”-on-elastic-spring approximation compared to finite element solutions for beam-on-elastic-springs problems involving more pipe segments. A parametric study is then presented examining the key controlling factors. Vehicle load calculations assume live load spreading with depth approximated by a trapezoidal loading prism. Earth load calculations are derived for a change in the stiffness of soil support from one section of the pipeline to the next. Comparisons with experimental measurements indicate that the design equations reflect observed changes in joint response as burial depth or pipe diameter increases. Experimental variability is considerable however, and the design calculations are generally conservative.
Des solutions dont formulées pour décrire la force de cisaillement prévue et la rotation des joints qui relient des tuyaux rigides. Ces solutions seront utilisées pour la conception structurale des joints de tuyaux rigides et seront possiblement incluses dans les standards actuels de tuyaux. Le système de chargement est divisé entre la charge vive et la poussée des terres, et ces cas sont traités séparément. Des solutions algébriques exactes sont dérivées à l’aide de l’approximation de « poutre sur ressort continu élastique » pour deux tuyaux rigides reliés par un joint de relâchement des moments, ce qui est considéré comme conservateur. Des discussions additionnelles sont aussi présentées à propos de la nature conservatrice de l’approximation « deux poutres » sur ressort continu élastique comparativement aux solutions par éléments finis pour les problems de « poutre sur ressort continu élastique » impliquant plus de segments de tuyaux. Une étude paramétrique est ensuite présentée pour examiner les principaux facteurs de contrôle. Les calculs de charges de véhicules supposent que la charge vive s’étend avec la profondeur selon une approximation de charge en prisme trapézoïdal. Les calculs de poussée de terres sont dérivés pour une variation de rigidité du support du sol d’une section du pipeline à l’autre. Des comparaisons entre les mesures expérimentales indiquent que les équations de conception reflètent les changements observés de réponse des joints à mesure que la profondeur d’enfouissement ou que le diamètre du tuyau augmentent. Cependant, la variabilité expérimentale est considérable et les calculs de conception sont généralement conservateurs. [Traduit par la Rédaction]
Simplified design model for rigid pipe joints based on the two-pipe approximation1
Moore, Ian D (Autor:in) / Wang, Yu
2015
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
Simplified design model for rigid pipe joints based on the two-pipe approximation
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