Kinematic distress of pipelines subjected to secondary seismic fault rupture

Chatzidakis, Dionysios; Tsompanakis, Yiannis; Psarropoulos, Prodromos N.

doi:10.1016/j.soildyn.2021.107065

Cited by 6 publications

(2 citation statements)

References 58 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Η μεθοδολογία αυτή χρησιμοποιείται συχνά για την επέκταση πειραματικών δεδομένων, καθώς επιτρέπει τη μεταβολή πολλών παραμέτρων (Fadaee et al, 2020;Robert et al, 2016;Rofooei et al, 2018;Tsatsis et al, 2019) (Joshi et al, 2011;Melissianos et al, 2016Melissianos et al, , 2020Temis & Strom, 2019;Uckan et al, 2015). Οι Chatzidakis et al (2022a) μελέτησαν τη συμπεριφορά θαμμένων αγωγών υπό τη διάρρηξη δευτερογενών ρηγμάτων χρησιμοποιώντας αντίστοιχα προσομοιώματα. Η εν λόγω μεθοδολογία ενδείκνυται για ενδελεχείς παραμετρικές αναλύσεις λόγω του χαμηλού υπολογιστικού κόστους .…”

Section: προσομοίωση της καταπόνησης αγωγώνunclassified

“…Διερευνήθηκαν οι περιπτώσεις κανονικού, ανάστροφου και πλάγιου κύριου ρήγματος, ενώ από τη μελέτη προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα για την ανάπτυξη των διαρρήξεων μέσα από την εδαφική στρώση, το μέγεθος και την έκταση των εδαφικών μετακινήσεων.▪ Η ανάπτυξη μίας αποσυζευγμένης αριθμητικής μεθοδολογίας για τον υπολογισμό της απόκρισης αγωγού υπό κινηματική καταπόνηση λόγω διάρρηξης ρήγματος. Η μεθοδολογία παρέχει αποτελέσματα υψηλής ακρίβειας με σχετικά μικρό υπολογιστικό κόστος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διενέργεια εκτεταμένων παραμετρικών αναλύσεων.▪ Μελέτη της καταπόνησης θαμμένων αγωγών λόγω διασταύρωσής τους με δευτερογενή ρήγματα(Chatzidakis et al, 2022a). Το παραπάνω φαινόμενο δεν είχε διερευνηθεί ξανά στο παρελθόν, με τις υφιστάμενες μελέτες να επικεντρώνονται στη διασταύρωση αγωγών με μεμονωμένα ρήγματα.…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Χατζηδάκης¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι υδρογονάνθρακες, όπως το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο, αποτελούν τη σημαντικότερη πηγή ενέργειας της εποχής μας. Λόγω των αυξανόμενων αναγκών του σύγχρονου πολιτισμού, η εξαγωγή υδρογονανθράκων συνεχίζεται διαρκώς από όλο και περισσότερα χερσαία και υποθαλάσσια κοιτάσματα. Η μεταφορά τους στα αστικά και βιομηχανικά κέντρα κατανάλωσης γίνεται -μεταξύ άλλων- μέσω αγωγών υδρογονανθράκων, οι οποίοι ανήκουν στα ενεργειακά δίκτυα κοινής ωφέλειας (ΔΚΩ). Οι αγωγοί αυτοί αποτελούν έργα υποδομής μεγάλης κλίμακας και στρατηγικής σημασίας. Η σπουδαιότητά τους γίνεται φανερή από το γεγονός ότι γίνονται συχνά αντικείμενο έντονων αντιπαραθέσεων μεταξύ εταιρειών και κρατών, αλλά και από τις δυσμενέστατες συνέπειες και τις ανυπολόγιστες ζημιές που μπορεί να προκαλέσει μία πιθανή αστοχία τους στην κοινωνία, στην οικονομία και στο περιβάλλον. Οι αγωγοί μεταφοράς υδρογονανθράκων μπορούν να εκτείνονται σε αποστάσεις εκατοντάδων χιλιομέτρων, τόσο χερσαία όσο και υποθαλάσσια, φτάνοντας σε βάθη εκατοντάδων μέτρων υπό εξαιρετικά δυσμενείς και αβέβαιες συνθήκες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εκτίθενται σε ένα πολύ μεγάλο εύρος κινδύνων, τόσο φυσικών όσο και ανθρωπογενών. Ένας από τους μεγαλύτερους κινδύνους που καλούνται να αντιμετωπίσουν είναι οι σεισμικοί γεωκίνδυνοι, όπως η ισχυρή εδαφική κίνηση, η διαρρήξεις ρηγμάτων, οι κατολισθήσεις και οι ρευστοποιήσεις εδαφών. Τα παραπάνω φαινόμενα προκαλούν παροδικές και μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν μεγάλα προβλήματα σε έναν αγωγό. Για την αντιμετώπιση των σεισμικών γεωκινδύνων έχουν πραγματοποιηθεί τις τελευταίες δεκαετίες πολλές μελέτες σε αναλυτικό, υπολογιστικό και πειραματικό επίπεδο. Από αυτές έχουν προκύψει διεθνή κι εθνικά πρότυπα και κανονισμοί για τον αντισεισμικό σχεδιασμό αγωγών. Επίσης, έχουν διαμορφωθεί μεθοδολογίες για την προσομοίωση της συμπεριφοράς τους, καθώς και μία σειρά μέτρων προστασίας για την αποφυγή της αστοχίας τους. Εντούτοις, όλα τα παραπάνω επικεντρώνονται κυρίως στην περίπτωση χερσαίων αγωγών, αφήνοντας πολλά περιθώρια διερεύνησης της απόκρισης και της σεισμικής τρωτότητας των αγωγών στα υποθαλάσσια όσο και στα παράκτια τμήματα τους. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη υποθαλάσσιων και παράκτιων μεταλλικών αγωγών υδρογονανθράκων, συμβάλλοντας στην ενδελεχή διερεύνηση της συμπεριφοράς τους υπό σεισμική κινηματική καταπόνηση και στην ανάπτυξη προτάσεων για τον καλύτερο δυνατό αντισεισμικό σχεδιασμό τους. Ο στόχος αυτός επιτυγχάνεται μέσω της ανάπτυξης προηγμένων αναλυτικών αλλά και αριθμητικών μεθοδολογιών, χρησιμοποιώντας κλασσικές θεωρίες της μηχανικής, διάφορες αναλυτικές σχέσεις, τις μεθόδους πεπερασμένων στοιχείων και πεπερασμένων διαφορών, κ.α. Στις προσομοιώσεις γίνεται χρήση ρεαλιστικών δεδομένων και παραδοχών που έχουν προκύψει από πειραματικές μελέτες, δεδομένα πεδίου και αναλυτικές μεθοδολογίες. Τα αποτελέσματα από τα παραπάνω προσομοιώματα συγκρίνονται με πειραματικά και αριθμητικά αποτελέσματα άλλων ερευνητών για την εξασφάλιση της επίτευξης ρεαλιστικών και αξιόπιστων αποτελεσμάτων. Για την πρακτική εφαρμοσιμότητα των μεθοδολογιών, χρησιμοποιούνται ρεαλιστικά τοπογραφικά, γεωλογικά και γεωτεχνικά δεδομένα από την περιοχή της ανατολικής Μεσογείου, καθώς επίσης και δεδομένα από τον υπό κατασκευή Αδριατικό Αγωγό φυσικού αερίου (Trans Adriatic Pipeline -TAP). Το κρίσιμο ζήτημα της αλληλεπίδρασης εδάφους-αγωγού προσομοιώνεται με βάση τις μεθοδολογίες που προτείνονται σε πρόσφατους κανονισμούς. Συνοψίζοντας, πρώτος στόχος της Διδακτορικής Διατριβής είναι η μελέτη υποθαλάσσιων αγωγών υπό κινηματική καταπόνηση λόγω κατολίσθησης για διάφορες γωνίες διασταύρωσης της μετακινούμενης μάζας με τον αγωγό. Στη συνέχεια, διερευνάται η διάδοση δευτερογενών ρηγμάτων μέσα από εδαφικές στρώσεις, αλλά και η κινηματική καταπόνηση αγωγών λόγω διασταύρωσης με αυτά τα ρήγματα. Η παρουσία δευτερογενών ρηγμάτων είναι ένα αρκετά συνηθισμένο φαινόμενο που δεν έχει ερευνηθεί μέχρι σήμερα αναφορικά με την επίδραση που μπορεί να έχει σε αγωγούς. Τρίτος στόχος είναι η σύγκριση της αποτελεσματικότητας διαφόρων μέτρων προστασίας που εφαρμόζονται σε υποθαλάσσιους αγωγούς μεγάλου βάθους. Οι αγωγοί αυτοί τοποθετούνται συνήθως απευθείας στην επιφάνεια του πυθμένα, ενώ το εύρος των εφαρμόσιμων μέτρων προστασίας είναι περιορισμένο λόγω του υψηλού κόστους και των τεχνικών δυσκολιών. Τέλος, οι διάφορες μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν εφαρμόζονται μέσω κατάλληλου υπολογιστικού εργαλείου για τη βελτίωση της χάραξης υποθαλάσσιων αγωγών.

show abstract

Section: προσομοίωση της καταπόνησης αγωγώνunclassified

unclassified

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Χατζηδάκης¹

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

Analytical Derivations and Numerical Verifications on the Asymmetric Dynamic Responses of the Buried Steel Pipelines Under Seismic Active Faults

Yang,

Luo,

2024

Earthq Engng Struct Dyn

View full text Add to dashboard Cite

The seismic ground movements may lead to significant bending, tensile, and compressive strains to the buried steel pipelines. This study concerns the dynamic behavior of the buried pipeline at its yielding state to offer preliminary design criteria in the geohazard region. An analytical scheme is proposed to assess the responses of the pipelines under a normal fault or a strike‐slip fault. A piecewise function is assumed to describe the deformed S‐shaped pipeline under the seismic fault. Then, the explicit strain and displacement are obtained by considering the asymmetry of curvature and pipeline‐soil interaction. Moreover, the deformed length and yield displacement are predicted explicitly based on the first yielding theory of the classical beam for both asymmetric and symmetric cases. In addition, the proposed analytical results, characterized by the deformed shape and the yield displacement, are verified efficiently by developing a three‐dimensional (3D) finite element model (FEM) in the present study, as well as other predictions elsewhere. It is found that the present study offers a good reference for strength evaluation and failure analysis of pipelines subjected to a normal fault or a strike‐slip fault.

show abstract

Do soft soil layers reduce the seismic kinematic distress of onshore high-pressure gas pipelines?

Makrakis

Psarropoulos

Sextos

et al. 2023

Bull Earthquake Eng

View full text Add to dashboard Cite

Onshore high - pressure gas pipelines constitute critical infrastructure that usually cross seismic - prone regions and are vulnerable to Permanent Ground Deformations (PGDs) due to active seismic faults. In design, it may not be feasible to avoid fault rupture areas due to various technical, economical and topographic reasons. Moreover, the presence of soil layers affects the PGDs resulting from a tectonic fault, which in turn may alter the seismic demand on the pipeline. The current study investigates numerically the impact of soft soil layers on the seismic kinematic distress of onshore gas pipelines. For this purpose, a decoupled numerical modeling approach is adopted, consisting of two separate finite - element models for the simulation of soil response and pipeline distress, respectively. Soil non - linearities are taken into account utilizing the Mohr - Coulomb constitutive model with isotropic strain softening. An extensive parametric analysis is performed considering different faulting mechanisms and fault dip angles, as well as soil geometry and mechanical properties. Consequently, the maximum absolute values of both tensile and compressive pipeline strains are correlated with the seismic intensity level (i.e., in terms of bedrock offset which is associated with earthquake magnitude via simple relationships). The paper concludes with a set of design charts and tables for the preliminary seismic design of onshore high - pressure gas pipelines. These charts and tables predict with reasonable accuracy pipeline deformations, in terms of strains, for different magnitude, fault type, dip angle, sand type, and varying overlying soil layer thickness.

show abstract

Kinematic distress of pipelines subjected to secondary seismic fault rupture

Cited by 6 publications

References 58 publications

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Analytical Derivations and Numerical Verifications on the Asymmetric Dynamic Responses of the Buried Steel Pipelines Under Seismic Active Faults

Do soft soil layers reduce the seismic kinematic distress of onshore high-pressure gas pipelines?

Contact Info

Product

Resources

About