عنوان پایان‌نامه
نشست مجاز خطوط لوله مواد نفتی در شرایط بستر خاکی ناهمگن یا در محل اتصال به مخزن
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1480;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47391
- تاریخ دفاع
- ۱۸ خرداد ۱۳۸۹
- دانشجو
- زهرا فاعلی
- استاد راهنما
- علی فاخر
- چکیده
- میزان نشست مجاز خطوط لوله مواد نفتی به ندرت در مراجع طراحی و آیین نامه ها ذکرگردیده است و این موضوع همواره در پروژه های مهم به چالشی بزرگ بین مهندسان ژئوتکنیک و مهندسان طراح خط لوله تبدیل می گردد. با اینکه مطالعات موردی در برخی از پروژه ها انجام شده و میزان نشست مجاز برای یک پروژه خاص تعیین شده ولی تاکنون در زمینه مقادیر کمی نشست غیریکنواخت مجاز خط لوله مطالعات جامعی منتشر نگردیده است. تحقیق حاضر، به تعیین نشست غیریکنواخت مجاز خط لوله در شرایط (i) ناهمگنی خاک بستر و (ii) نشست مخزن مجاور می پردازد. به طور کلی، در طراحی خطوط لوله دو روش مورد استفاده قرار می گیرد. روش متداول که بر اساس معیار تنش مجاز و با استفاده از ضرایب طراحی، و روش حالت حدی که بر اساس معیار کنترل کرنش و کنترل لنگر خمشی صورت می گیرد. در این تحقیق اثرات نشست غیر یکنواخت بستر خط لوله بر روی نیروها و تغییرشکلهای به وجود آمده در آن مورد بررسی قرار گرفته و سپس با مقایسه سطح تنش-کرنش و لنگرهای خمشی به وجود آمده در لوله (در اثر اعمال تغییر شکلها) با مقادیر مجاز در آیین نامه طراحی، میزان نشست مجاز خطوط لوله (حداکثر تغییرشکل قابل تحمل در لوله ها) تعیین شده است. مطالعات با استفاده از نرم افزار ABAQUSصورت گرفته است. از مهمترین نتایج تحقیق می توان به جداول و نمودارهای ارائه شده برای تعیین نشست مجاز خط لوله در دو شرایط فوق اشاره نمود. این جداول برای طراحی های ژئوتکنیکی همانند طرح پی و بهسازی زمین برای خطوط لوله قابل استفاده است. در شرایط ناهمگنی بستر، به منظور بررسی اثرات نشست طولانی مدت خاک از مدل برگر ویسکوالاستیک استاندارد با چهار المان (Burger model) در بستر خط لوله استفاده شده و روش استفاده کاربردی از این مدل تشریح شده است. برای مدلسازی اتصال مخزن از دو اتصال گیردار (fixed joint) و انعطاف پذیر (flexible joint)، استفاده شده و نتایج برای هر دو نوع اتصال مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاکی از کاهش اثرات نشست و افزایش نشست مجاز خط لوله در صورت استفاده از اتصال انعطاف پذیر می باشد. تاثیر قرارگیری تکیه گاه بر نشست مجاز خط لوله مجاور مخزن مطالعه شده و نشان داده شده است که افزایش فاصله اولین تکیه گاه در زیر خط لوله از مخزن سبب افزایش نشست مجاز می گردد. همچنین بکارگیری مسلح کننده ژئوسینتتیک در بستر خاکی خط لوله و اثر آن در کاهش نشست مورد بررسی قرار گرفته است.
- Abstract
- The values of allowable settlement of pipeline have rarely been discussed in pipeline design references and this subject challenged geotechnical and pipeline engineers. Although instanced studies have been done in some projects and the value of allowable settlement has been determined for a specific project, but the comprehensive study has not been made to determine the quantitative values of allowable differential settlement of pipelines yet. The present research determines the allowable differential settlement of pipelines in two conditions as follows: (i) heterogeneous soil bed (ii) adjacent to steel tanks. Two methods are used for pipeline design. The prevalent method based on allowable stress criterion uses design factors and the limit state design methods use limited strains and bending moments moreover the limited stresses. In this research, the effects of differential settlement of pipeline bed on resulted forces and deformations have been studied and then the allowable differential settlement of pipelines (maximum deformation sustained by pipeline) has been determined by comparing the resulted moments and stress-strain surface due to settlement with allowable limits of design codes. The studies have been done by ABAQUS software. The main results that could be mentioned are the allowable differential settlements of pipelines proposed as tables and diagrams in two above conditions. These tables are useful for geotechnical designs as foundation design and ground improvement of pipelines bed. In order to consider the long-term settlement of soil bed in heterogeneous soil bed conditions, the pipeline bed is idealized by four-element standard viscoelastic Burger model. The method of using it in practice is described. The pipeline-tank joints in two cases of fixed and flexible joints are investigated and the results for two kinds of joints are compared. The results show due to flexible joint of pipeline-tank the settlement effects decrease and the allowable settlement of pipeline increases. Also, the use of sleeper below the pipeline adjacent to tank has been studied and it's shown as the distance of first sleeper from tank increases, the values of allowable settlement increase. The effects of the use of geosynthetic reinforcement in pipeline bed and it's effect on settlement decreasing have been investigated.
