Ingeniero Civil / El objetivo de este trabajo es el de presentar una revisión de estado del arte del análisis del comportamiento de tuberías enterradas frente a solicitaciones sísmicas. Para lo anterior, se realizó una revisión bibliográfica con el objeto de establecer las filosofías de diseño de tuberías enterradas e identificar los modelos numéricos más citados en la literatura, para luego clasificarlos y describirlos en términos de los métodos de análisis utilizados, sus hipótesis y tipos de amenazas sísmicas. Además, se realizó una breve descripción de los daños en los sistemas de tuberías a raíz del sismo del 27 de febrero de 2010. Los modelos escogidos han sido clasificados en dos categorías según el tipo de amenaza sísmica presente en el problema. En primer lugar, se han agrupado los modelos asociados a la acción de ondas sísmicas, y en segundo lugar, se han agrupado los modelos asociados a amenazas presentes en el suelo, como lo son las fallas geológicas, deslizamientos y desplazamientos permanentes en el suelo. Además, se presentan algunas comparaciones al final de cada capítulo, y en el caso de los efectos asociados al suelo (fallas geológicas), se compara con resultados numéricos de modelos no considerados por las guías de diseño utilizadas. En base a los resultados obtenidos, la profundidad de entierro, y en general, los parámetros del suelo que proporcionan un aumento en las fuerzas de interacción en la interfase suelo-tubería, inciden negativamente en la respuesta de ésta, pues aumentan las deformaciones unitarias en el elemento. Por último, en la norma NCh2369.Of2003 no contempla el diseño de este tipo de elementos, por lo que es deseable contar en el mediano plazo con alguna norma que incluya este apartado, pues se presenciaron daños en tuberías enterradas luego del sismo del 27 de febrero de 2010.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

[pt] O presente trabalho tem por objetivo estudar o comportamento de colunas esbeltas parcialmente enterradas, quando submetidas a um carregamento axial de compressão. A fundação é representada, ora por um modelo linear, o qual considera que a reação exercida pelo solo é proporcional às deflexões da coluna, ora por um modelo não-linear no qual esta relação de proporcionalidade não é mais verificada. Para a modelagem da coluna, é usada a teoria inextensional de barras esbeltas. Inicialmente, mostra-se como são deduzidas as equações diferenciais do problema a partir dos funcionais de energia da coluna. No problema linear, buscam-se obter as cargas críticas e modos críticos da coluna. Neste caso, sua solução analítica é encontrada a partir da resolução do problema de valor de contorno usando-se um programa de álgebra simbólica. Também é obtida uma solução aproximada através do método de Ritz. Um estudo paramétrico detalhado analisa a influência das condições de apoio da coluna e altura e rigidez da fundação na carga e modo críticos. Entretanto, no caso nãolinear, as equações diferenciais são mais complexas, não permitindo a obtenção de uma solução analítica. É utilizado, então, o método de Ritz, no qual as soluções analíticas obtidas para o problema linear (autofunções) são usadas como funções de interpolação. Em seguida, chega-se à uma equação não- linear de equilíbrio, da qual se obtém o caminho pós-crítico da coluna. Os resultados do problema nãolinear são comparados com os obtidos através do método dos elementos finitos. / [en] In this thesis the behavior of slender, partially embedded columns under axial compressive forces is studied. The foundation is either represented by a linear model, which considers that the soil reaction is proportional to the column’s deflections or by a non-linear model in which this proportionality relation is not observed. The inextensional slender beam theory is used to model the column. Initially, the governing differential equations are deduced from the energy functional of the column-foundation system. In the linear problem, the critical loads and corresponding critical modes are looked for. In this case, an analytic solution is obtained by the solution of the associated boundary value problem, using a symbolic algebra software. An approximate solution is also found by Ritz’s method. A parametric study is conducted to study the influence of the column boundary conditions and foundation’s height and stiffness on critical loads and modes. However, in the non-linear case, differential equations are much more complex and an analytical solution is not possible. So, the Ritz’s method is used once again, in which the analytic solutions of the linear problem (eigenfunctions) are used as interpolation functions. After that, a non-linear equilibrium equation is obtained together with the column post-buckling path. These results are compared with the ones obtained using the finite element method.

Orientador: Michael John Brennan / Resumo: Vazamentos em tubulações de água enterradas são considerados um importante problema já que uma grande quantidade de água é desperdiçada entre a planta de tratamento e os consumidores. Para lidar com tal problema, companhias de saneamento utilizam dispostivos para localizar vazamentos nas tubulações. Dispositivos de escuta e correlacionadores de ruídos são os equipamentos mais utilizados em campo pelas companhias de sanemaneto ao redor do mundo. Correlacionadores de ruídos são dispositivos usados na localização de vazamentos em tubulações enterradas através da estimativa do tempo de atraso entre os sinais medidos pelos sensores posicionados em ambos os lados de um suposto vazamento. Uma vez que as companhias de saneamento devem decidir qual tipo de correlacionador é o mais compatível com a sua rede de tubulações, elas devem realizar alguns testes para ajudar em tal decisão e para treinar os funcionários que operam estes dispositivos, os quais devem ser expostos a diferentes condições, tais como tubos de diferentes materiais e geometrias, diferentes tipos de solo, vazamentos com diferentes intensidades, etc. Neste contexto, o principal objetivo desta pesquisa é contribuir com esta necessidade através da elaboração de um dispositivo de bancada capaz de reproduzir as vibrações de um tubo causadas por um vazamento. O dispositivo, chamado de simulador virtual de vazamentos, é composto por um computador, um amplificador de potência com dois canais e dois shakers. Ruídos de vazamento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Leakage in buried water pipes is an important problem since a large amount of water is wasted between the treatment plant and the consumers. To deal with such a problem, water companies have used some devices to localize leaks in the pipe network. Listening devices and leak noise correlators are the most popular equipment used in the field by the water companies around the world. Leak noise correlators are important devices used to localize leaks in buried pipes by calculating the time delay between the signals measured by the sensors positioned either side of a suspected leak. Since water companies have to decide which leak noise correlator is more suitable for each pipe network, they have to carry out some field tests to assist in this decision and to train the personnel that handles such a device, which ideally must be exposed to different conditions, such as pipes with different materials and geometries, different types of soil, different leak strengths, etc. The main objective of this research project is to contribute with the necessity of the water companies by designing an indoor bench-top device capable to reproduce the pipe vibrations generated by a leak in the field. The device, called virtual pipe test rig, comprises a computer and a dual-channel power amplifier supplying two shakers. In the computer, leak noise is synthesized by using a model of a buried leaking pipe implemented using the software Matlab®. Since the systems, composed by the power amplifiers and th... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre