Citation

Kouretzis GP, Karamitros DK, Sloan SW. Can. Geotech. J. 2015; 52(8): 1058-1071.

Copyright

(Copyright © 2015, National Research Council of Canada)

DOI

10.1139/cgj-2014-0332

PMID

unavailable

Abstract

This paper presents an analytical methodology for the calculation of internal forces and strains developing in continuous buried pipelines that cross geotechnically problematic areas and are susceptible to permanent ground surface settlement or heave. Material nonlinearity effects are introduced in the solution via an iterative procedure, while taking into account the effect of pipeline elongation on its response. The use of a versatile bilinear expression to describe the stress-strain response of the pipeline material renders the method appropriate for steel, high-density polyethylene (HDPE), concrete, and cast iron pipelines alike. Comparison of the analytical results against those from benchmark finite element analyses highlights the effectiveness of the simplified analysis. The method is a potential alternative to elaborate three-dimensional nonlinear numerical analyses that are often used in pipeline design practice, and offers ease-of-use with no expense in accuracy, at least for problems involving simple pipeline geometries.

Keywords: Pipeline transportation; buried pipelines, settlement, heave, reactive soils, ground subsidence


Cet article présente une méthode analytique de calcul des forces et contraintes présentes à l'intérieur des pipelines continus enfouis qui traversent des zones géologiques problématiques et peuvent subir les effets des tassements et soulèvements permanents de la surface du sol. Les effets matériels de non-linéarité sont incorporés à la solution par l'intermédiaire d'une procédure itérative et tiennent compte de l'effet de l'élongation du pipeline sur la réponse de ce dernier. L'utilisation d'une expression bilinéaire polyvalente pour décrire la réponse contrainte-déformation du matériau constituant le pipeline rend la méthode appropriée dans le cas des pipelines en acier, en polyéthylène haute densité (PEHD), en béton en fonte. La comparaison des résultats analytiques avec ceux obtenus par la méthode de référence des éléments finis montre l'efficacité de l'analyse simplifiée. La méthode est une alternative possible pour élaborer des analyses numériques non linéaires tridimensionnelles, qui sont souvent mi...