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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2018.tde-01022021-095446
Document
Author
Full name
Juliana Braguim Neves
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2018
Supervisor
Committee
Esquivel, Edmundo Rogerio (President)
Carrazedo, Ricardo
Farfán, Aldo Durand
Title in Portuguese
Modelagem física e numérica tridimensional de dutos enterrados submetidos a cargas móveis
Keywords in Portuguese
Altura de recobrimento
Análise paramétrica
Cargas móveis
Centrífuga geotécnica
Dutos enterrados
Método dos elementos finitos
Modelagem física
Modelagem numérica
Posição da carga
Abstract in Portuguese
Este trabalho teve como objetivo estudar o comportamento de dutos enterrados submetidos a carregamentos estáticos com posição variável, através de análises de tensões e deformações. Foram realizados dois tipos de análise: modelagem física em centrífuga geotécnica e modelagem numérica tridimensional. A modelagem física em centrífuga foi realizada na escala 1:13 e foi fundamental para a realização da retroanálise. O diferencial desta modelagem física foi a utilização do instrumento Clip-Gauge para medir diretamente os deslocamentos do duto. A modelagem numérica tridimensional foi conduzida utilizando o programa computacional de elementos finitos da RocScience (RS3). A precisão da modelagem em centrífuga a partir de modelos simétricos e a influência do tapete superficial utilizado para evitar punção foram discutidos. Também foi verificado o comportamento elástico-linear da areia aumentando a carga aplicada. Um estudo paramétrico foi realizado variando a altura de recobrimento e a posição da carga. Os resultados mostram que mesmo com alturas de recobrimento inferiores ao recomendado pela norma API RP 1102 (2007), é possível adicionar uma sobrecarga veicular sobre o duto sem que o mesmo tenha proteção mecânica. Recomenda-se então que, para casos como a realização de uma obra de expansão ou manutenção executada próxima ao duto, se faça uma análise numérica. Em relação à posição da carga, os resultados mostram que para distâncias horizontais entre o centro do duto e a aplicação da carga a partir de 2D (duas vezes o diâmetro externo do duto) praticamente não há influência do carregamento no duto.
Title in English
Centrifuge and three-dimensional numerical modelling of buried pipes under live loads
Keywords in English
Buried pipes
Centrifugal modelling
Finite element method
Geotechnical centrifuge
Installation depth
Live loads
Load position
Numerical modelling
Parametric analysis
Abstract in English
This work is aimed at studying the behavior of buried pipes under static loading with variable position, by analyzing the stresses and deformations. Two types of analyses were conducted: physical modelling in geotechnical centrifuge and three-dimensional numerical modelling. The centrifugal modelling was performed on the scale 1:13 and it was essential to carry out the retroanalysis. The differential of this centrifugal modelling was the Clip-Gauge, an instrument used for direct measurements of the pipe cross section displacement. The threedimensional numerical modelling was conducted using the RocScience finite element program (RS3). The precision of centrifugal modelling from symmetrical models and the influence of the used superficial cover to avoid puncture were discussed. Additionally, the elastic-linear behavior of the sand was verified by increasing the applied load, and a parametric study was conducted varying the installation depth and the load position. The results show that, even with more superficial depths than the minimum cover recommended by the API RP 1102 (2007), it is possible to add vehicular loading on the pipe without having mechanical protection. Therefore, it is recommended that, in cases such as an expansion or maintenance work carried out close to the pipe, a numerical analysis to be done. Regarding the load position, the results show that there is no influence of the loading on the pipe for horizontal distances between the pipe center and the load application from 2D (twice the pipe outer diameter).
 
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Publishing Date
2021-02-01
 
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