Soil pipeline interaction for the steel pipes subjected to landslides

Abstract

ÖZET HEYELANA TABİ GÖMÜLMÜŞ ÇELİK BORULARDA ZEMİN- BORU ETKİLEŞİMİ Gömülmüş çelik borular çeşitli zemin hareketleri ve zemin özelliklerinden kaynaklanan birçok etkileşim kuvvetine tabidirler. Heyelanlar, belli zemin özellikleri altında, bu tip boruların ciddi biçimde hasar görmesine neden olan kalıcı zemin deformasyonlarının ana sebeplerinden biridir. Gömülmüş bir çelik boru, eksenine paralel boyuna heyelana veya eksenine dik transfer heyelana tabi olabilir. Bu çalışmada her iki heyelan tipinde de idealize edilmiş kalıcı zemin deformasyon çeşitleri göz önüne alınmış, zemin-boru etkileşimi gerek Elastik Yay Kaydıraç Modeli gerekse Rijid Yay Kaydıraç Yöntemi kullanılarak tanımlanmıştır. Her iki model de kullanılarak, borudaki maksimum birim deformasyonun büyüklüğü ve yeri; sınır koşulları, süreklilik ve eşitlik dikkate alınmak suretiyle her bir durum için ayrı ayrı belirlenmiştir. Örnek bir çalışma olarak Ambarlı bölgesinde 1998 yılında meydana gelen heyelan sonucunda hasar gören BOTAŞ'a ait 36 inç çapındaki Doğalgaz Ana İletim Hattı'nm tarihçesi ve uygulanan heyelan önleme projesi çalışılmıştır. İstatistiksel analizlerin zemin hareketi ve borudaki birim deformasyon arasındaki ilişkiye aplikasyonu sayesinde belirli bir zemin hareketinde borunun hasar görme riskinin değerlendirilmesi mümkün olmaktadır. Bu çalışmada risk analizlerini gerçekleştirmek için ticari bir yazılım olan @Risk 4.0 kullanılmıştır. Risk değerlendirme çalışmalarıyla borunun hasar görme olasılığının değerlendirilmesi ve zemin deformasyon tipinin tanımlanması sayesinde gerekli önlemlerin alınmasıyla benzer sistemlerde hasar oranının sınırlandırılacağı sonucuna varılmıştır.

ABSTRACT SOIL PIPELINE INTERACTION FOR THE STEEL PIPELINES SUBJECTED TO LANSLIDES Buried steel pipes are subjected to several interaction forces imposed upon them by different kinds of ground movements and soil properties. Landslides are one of the main sources of the permanent ground deformations (PGD), which damage the buried steel pipelines seriously under particular soil conditions. A buried steel pipeline might experience a longitudinal landslide, parallel to pipe axis or a transverse landslide, perpendicular to the pipeline axis. In this study, soil pipeline interaction was identified for each PGD pattern using two different analytical models called Elastic Spring Slider Model and Rigid Spring Slider Model. These models were used to obtain the location and the magnitude of the maximum pipe strain in each case via employing boundary conditions, continuity and equilibrium requirements. As a case study, the history of the BOTAŞ's 36-inch main export natural gas pipeline, which was damaged due to the landslide in Ambarlı Region in 1998, was studied and the applied landslide prevention project was presented. Application of statistical analysis on the relationships between the soil movement and the pipe deformation strain allows one to assess the risk of pipeline failure with a given soil movement. Commercially available software called ©Risk 4.0 was used to perform risk assessment studies. It was concluded that the identification of failure probabilities by risk assessment studies and the estimation of displacement patterns can be used to limit system failures by allowing the necessary mitigating measures to be taken.