Prevention of Angular Buried Pipe Failures Under Shear Static Loads Using Granular Waste Tires

Abstract

Doğalgaz boruları, ulusal ekonomilerde önemli bir rol oynamaktadır, bu nedenle zarar görmemeleri ve işlevsiz hale gelmemeleri hayati önem taşımaktadır. Bu çalışma, gömülü boru hatlarının statik yükler karşısında granular atık lastikler kullanılarak korunmasını ele almaktadır. Gömülü borunun davranışı, etrafına 10-15 mm çapında granular atık lastikler serilerek ve boruya dışarıdan uygulanan kuvvetlere karşı gösterdiği tepki incelenerek araştırılmıştır. Ayrıca, karşılaştırma yapmak amacıyla bu deneyler boru etrafına siltli kum serilerek tekrarlanmıştır. Deneylerde ayrıca laminar kutunun kayma bölümü ile parçalı boru ek yeri arasındaki mesafe incelenmiş ve kademeli olarak artırılmıştır. Laminar kutuda yapılan deneylerde, dikey konumlandırılmış PE80 doğalgaz borusu için dolgu malzemesi olarak granüler atık lastik ve siltli kum kullanıldı; kuvvetler, gerinim ölçerler ve yük hücresi ile ölçüldü. Eğimli bir doğalgaz borusu, üzerindeki örtü yükü ve derinlikle artan yan basınca maruz kalırken, dikey bir boru yalnızca derinlikle artan yan basınca maruz kalır. Yatay bir boruya uygulanan dış kuvveti simüle etmek için, üçgen yayılı bir yük uygulanır ve bu, hem dikey hem de eğimli borular için tutarlı koşullar sağlar. Bu yüzden deneyde kullanılan boru dikey olarak yerleştirilmiş ve dikey haldeki boruya gelen kuvvetler borunun yatay hali için de sembolize edilerek bir denklik verilmiştir. Sonuç olarak, dolgu malzemesi olarak granüler atık lastik kullanımı, boru üzerine dışarıdan uygulanan yükleri siltli kuma kıyasla daha etkili bir şekilde sönümlemiştir. Boşluk oranı farklılığından dolayı dolgu malzemesi siltli kum olduğunda, boru üzerindeki yük çok kısa bir sürede ve hareketli bloğun minimum yer değiştirmesiyle etkisini göstermeye başlamıştır.

Pipelines play a crucial role in national economies, and therefore, it is essential that they do not get damaged and become non-operational. This study is about the protection of buried pipelines against static loads using granular waste tires. The behavior of the buried pipe was investigated by placing granular waste tires with a diameter of 10-15 mm around it and examining its response to externally applied forces. Additionally, for comparison purposes, these experiments were repeated by placing silty sand around the pipe. The experiments also examined the distance between the laminar box's shear section and the segmented pipe joint, increasing it incrementally. Experiments in the laminar box used granular waste tire and silty sand as backfill for a vertical PE80 gas pipe, with strain gauges and a load cell measuring applied forces. An inclined natural gas pipe is subjected to both the overburden load and lateral pressure increasing with depth, whereas a vertical pipe experiences only the lateral pressure increasing with depth. To simulate the external force applied to a horizontal pipe, a triangularly distributed load is applied, ensuring consistent conditions for both vertical and inclined pipes. Therefore, the pipe used in the experiment was positioned vertically, and the forces acting on the vertically oriented pipe were represented to establish an equivalence for the horizontal configuration of the pipe. As a result, the use of granular waste tires as a backfill material has dampened the externally applied loads on the pipe more effectively compared to silty sand. When the backfill material is silty sand, the load on the pipe begins to take effect within a very short time and with minimal displacement of the movable block due to differences in void ratio.