3D finite element modeling of spiral welded pipe response to strike-slip fault

Mozhgan Asgarihajifirouz, Xiaoyu Dong, Hodjat Shiri

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoCalgary 2022: 75th Canadian Geotechnical Conference

Session: M5

RÉSUMÉ: Les pipelines soudés en spirale sont largement utilisés pour le transfert des produits liquides et gazeux. Les déplacements permanents du sol (PGD) causés par le franchissement de failles, les glissements de terrain et les liquéfactions peuvent menacer les tuyaux soudés en spirale et leur faire subir de grandes contraintes bien en deçà de leurs limites élastiques. Différents angles d'hélice des pipelines soudés en spirale génèrent différentes déformations plastiques axiales et de cercle. Par conséquent, l'emplacement des rides et des exigences de rotation change dans la zone de faille. Dans cet article, la réponse sismique des pipelines soudés en spirale au croisement de failles décrochantes a été étudiée à l'aide d'une analyse explicite dynamique pour surmonter le problème de convergence qui se produit couramment dans l'analyse des problèmes de post-flambement. Les angles d'hélice et les effets de la profondeur d'enfouissement ont été évalués sur la réponse non linéaire des pipelines enterrés dans diverses conditions, y compris différentes profondeurs d'enfouissement (peu profondes et profondes) et angles d'intersection (perpendiculaires et inclinés). L'étude a montré l'importance de l'angle d'hélice et de la profondeur d'enfouissement sur les performances des pipelines soudés en spirale et fournit des informations précieuses pour la modélisation de l'interaction entre les pipelines soudés en spirale et les mouvements du sol.

ABSTRACT: Spiral-welded pipelines are widely used for transferring the liquid and gas products. Permanent ground displacements (PGD) caused by fault crossing, landslides, and liquefactions may threaten the spiral-welded pipes and cause them to experience large strains well behind their elastic limits. Different helix angles of spiral welded pipelines generate different hoop and axial plastic strains. Therefore, the location of wrinkles and rotation demands change in the fault zone. In this paper, the seismic response of spiral-welded pipelines at strike-slip fault crossing was investigated using a dynamic explicit analysis to overcome the convergence issue that commonly occur in the analysis of post buckling problems. The helix angles and burial depth effects were evaluated on the nonlinear response of buried pipelines under various conditions, including different burial depths (shallow and deep) and intersection angles (perpendicular and inclined). The study showed the significance of helix angle and burial depth on the performance of spiral-welded pipelines and provide valuable insights for modeling the interaction between the spiral-welded pipelines and ground movements.

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