Παραμετρική αξιολόγηση αγωγών με εύκαμπτους κόμβους σε διασταυρώσεις με ρήγματα ορθής διάρρηξης

Δαγαλάκη, Μαρία; Dagalaki, Maria

dc.contributor.author	Δαγαλάκη, Μαρία	el
dc.contributor.author	Dagalaki, Maria	en
dc.date.accessioned	2015-09-10T06:43:17Z
dc.date.available	2015-09-10T06:43:17Z
dc.date.issued	2015-09-10
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41250
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4503
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση των Κατασκευών”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Αγωγός	el
dc.subject	Εύκαμπτοι κόμβοι	el
dc.subject	Παραμετρική αξιολόγηση	el
dc.subject	Οικονομοτεχνική μελέτη	el
dc.subject	Ρήγματα ορθής διάρρηξης	el
dc.subject	Flexible Joints	en
dc.subject	Economic and technical evaluation	en
dc.subject	Parametric evaluation	en
dc.subject	Normal faults	en
dc.subject	Pipelines	en
dc.title	Παραμετρική αξιολόγηση αγωγών με εύκαμπτους κόμβους σε διασταυρώσεις με ρήγματα ορθής διάρρηξης	el
dc.contributor.department	Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση Κατασκευών	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Αντισεισμικός σχεδιασμός	el
heal.classification	Γεωτεχνική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-06-30
heal.abstract	Οι σεισμικά επιβαλλόμενες μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις, όπως αυτές που προκαλούνται από τη διάρρηξη ενεργών ρηγμάτων, την οριζόντια εξάπλωση ρευστοποιημένων εδαφών ή τις κατολισθήσεις (κυκλικές ή επίπεδες εδαφικές αστοχίες), αποτελούν έναν από τους πλέον σοβαρούς κινδύνους που αντιμετωπίζουν οι υπόγειοι αγωγοί μεταφοράς πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι (α) οι αγωγοί είναι γραμμικές κατασκευές πολύ μεγάλου μήκους και κατά συνέπεια, είναι σχεδόν αδύνατο η χάραξη τους να μη διασχίζει ρηξιγενείς ζώνες ενεργών ρηγμάτων ή περιοχές με πιθανές εδαφικές αστοχίες (κατολισθήσεις, οριζόντια εξάπλωση), και (β) οι μετακινήσεις αυτές είναι πολύ μεγαλύτερες από αυτές που προκαλούνται από τη σεισμική δόνηση και επιπλέον είναι μόνιμες. Από τις διάφορες αιτίες μόνιμων εδαφικών μετατοπίσεων, η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εστιάζει στο σχεδιασμό υπόγειων αγωγών έναντι μετατοπίσεων που οφείλονται σε διάρρηξη ενεργών ρηγμάτων. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αυτών των μετατοπίσεων είναι ότι είναι οι μοναδικές που δεν μπορούν να αποφευχθούν αντιμετωπίζοντας τις ίδιες τις αιτίες της αστοχίας (π.χ. με τοπική βελτίωση ή ενίσχυση των εδαφών, εφαρμογή δικτύου αποστράγγισης, εφαρμογή μεθόδου αντιστήριξης, κτλ), αλλά πρέπει να αναληφθούν από τον σχεδιασμό του ίδιου του αγωγού. Οι συνήθεις «συμβατικές» μεθοδολογίες για την αντιμετώπιση μόνιμων εδαφικών μετακινήσεων λόγω διάρρηξης ενεργών ρηγμάτων μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες, ανάλογα με τον κύριο μηχανισμό με τον οποίο προσπαθούν να αποτρέψουν την επιβαλλόμενη παραμόρφωση στον αγωγό: (α) μείωση της πλευρικής τριβής μεταξύ του αγωγού και του εδάφους (π.χ. χρήση επιστρώσεων-γεωυφασμάτων, επίχωση με ελαφρόπετρα) (β) ενίσχυση της ικανότητας του ίδιου του αγωγού να αναλάβει τις επιβαλλόμενες μετατοπίσεις (π.χ. αύξηση πάχους τοιχώματος αγωγού ή αλλαγή του είδους του χάλυβα) και (γ) μείωση της αντίδρασης του εδάφους επί των εγκάρσιων μετατοπίσεων του αγωγού στην περιοχή της διάρρηξης (π.χ. διεύρυνση τάφρου, κατασκευή εξωτερικά υπόγειου κιβωτίου από Οπλισμένο Σκυρόδεμα). Όλες όμως οι ανωτέρω μέθοδοι μπορούν να εφαρμοστούν για μικρές έως μεσαίες μετατοπίσεις του ρήγματος, δηλαδή έως 1.5-2.0 διαμέτρους του αγωγού. Εξαίρεση αποτελεί η κατασκευή εξωτερικού περιβλήματος από σκυρόδεμα (culvert), η οποία όμως είναι μία ακριβή μέθοδος, της οποίας το κόστος εκτοξεύεται καθώς μεγαλώνει η αναμενόμενη μετακίνηση του ρήγματος. Έχοντας υπόψη τα ανωτέρω, μελετάται στον Τομέα Γεωτεχνικής του ΕΜΠ ο εναλλακτικός σχεδιασμός αγωγών σε περιοχές μεγάλων εδαφικών μετακινήσεων, με χρήση εύκαμπτων κόμβων, μέσω αριθμητικών αναλύσεων και πειραμάτων μικρής κλίμακας. Στα πλαίσια αυτής της ευρύτερης ερευνητικής προσπάθειας αναπτύχθηκε και μία νέα αναλυτική μεθοδολογία για την εκτίμηση της επιρροής των εύκαμπτων κόμβων στα εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στον αγωγό. Στο πλαίσιο της ανωτέρω ευρύτερης ερευνητικής προσπάθειας, στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έγινε παραμετρική διερεύνηση και αξιολόγηση της ακρίβειας της προτεινόμενης αναλυτικής μεθοδολογίας για αγωγούς με εύκαμπτους κόμβους που διασχίζουν ρήγματα ορθής διάρρηξης. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε και οικονομοτεχνική αξιολόγηση της εν λόγω μεθόδου σχεδιασμού έναντι των «συμβατικών» μεθόδων, προκειμένου να ορισθούν οι συνθήκες εφαρμογής της στην πράξη. Από την εκτενή σύγκριση με αριθμητικές αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν γίνεται φανερό ότι η προτεινόμενη αναλυτική μεθοδολογία προσεγγίζει ικανοποιητικά το μηχανισμό του φαινομένου και δίνει αξιόλογα αποτελέσματα για σχεδόν το σύνολο των περιπτώσεων που εξετάστηκαν. Επιπροσθέτως, μέσα από την εποπτική σύγκριση των αποτελεσμάτων των αναλυτικών και αριθμητικών επιλύσεων και των σχετικών σφαλμάτων κάθε μεγέθους, καθορίστηκαν τα παρακάτω όρια εφαρμογής της προτεινόμενης αναλυτικής μεθοδολογίας: • Κατακόρυφη μετατόπιση ρήγματος μεγαλύτερη από τη διάμετρο του αγωγού (Δz>D) • Απόσταση μεταξύ διαδοχικών κόμβων μικρότερη των 12m. Διευκρινίζεται ότι τα προαναφερθέντα όρια δεν αποτελούν πρακτικό περιορισμό στην χρήση της αναλυτικής μεθοδολογίας, δεδομένου ότι η χρήση εύκαμπτων κόμβων μας ενδιαφέρει για περιπτώσεις μεγάλων εδαφικών μετακινήσεων (>D), ενώ η τοποθέτηση τους σε αραιή διάταξη (L≥12m) δεν απομειώνει ουσιαστικά τις αναπτυσσόμενες παραμορφώσεις στον αγωγό και κατά συνέπεια δεν έχει νόημα να εφαρμόζεται. Από την οικονομοτεχνική σύγκριση μεταξύ της προτεινόμενης μεθόδου σχεδιασμού με εύκαμπτους κόμβους με τις «συμβατικές» μεθόδους, διαπιστώθηκε ότι η χρήση τους είναι ευνοϊκή για τον αγωγό και απομειώνει τις αναπτυσσόμενες παραμορφώσεις κάτω από το θεμιτό όριο του 0.5% ακόμα και για μετατοπίσεις έως 3.3D, έχοντας έτσι τη μεγαλύτερη ευμενή επιρροή από όλες τις «συμβατικές» μεθόδους, πλην του εξωτερικού περιβλήματος (culvert). Αναφορικά με το κόστος, η χρήση εύκαμπτων κόμβων είτε ανά 6m είτε ανά 8m αποτελεί ναι μεν ακριβότερη λύση για μεγάλες μετατοπίσεις από τη χρήση ελαφρόπετρας ή την αύξηση του πάχους του αγωγού, όμως αυτές οι μέθοδοι έχουν όριο εφαρμογής τα 2D. Επιπροσθέτως η χρήση εύκαμπτων κόμβων είναι στην πλειοψηφία των περιπτώσεων φθηνότερη της κατασκευής εξωτερικού περιβλήματος (culvert), ενώ κατασκευαστικά δεν χρειάζεται καμία πρόσθετη πρόβλεψη εφόσον οι κόμβοι απλά συγκολλούνται στις προβλεπόμενες θέσεις, όπως τα υπόλοιπα τμήματα του αγωγού. Συνοψίζοντας, καταλήγουμε ότι η αύξηση του πάχους του τοιχώματος του αγωγού ενδείκνυται για επιβαλλόμενες μετατοπίσεις df ≤ 1.5D, όπου D είναι η διάμετρος του αγωγού, ενώ για 1.5D < df ≤ 2.0D συνιστάται η χρήση ελαφρόπετρας. Η χρήση εύκαμπτων κόμβων αποτελεί την πιο αποτελεσματική και συμφέρουσα λύση για μεγαλύτερες επιβαλλόμενες μετατοπίσεις 2.0D < df ≤ 3.5D, ενώ, για ακόμη μεγαλύτερες επιβαλλόμενες μετατοπίσεις df > 3.5D συστήνεται η προστασία του αγωγού από υπόγεια κιβώτια (culvert) οπλισμένου σκυροδέματος.	el
heal.advisorName	Μπουκοβάλας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γαντές, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Φραγκιαδάκης, Μιχάλης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	117 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true