Este trabalho descreve a metodologia desenvolvida para fabricação e comissionamento de um novo conceito de máquina para realização de testes de fadiga por ressonância de tubos rígidos em escala real, visando oferecer soluções técnicas para determinados pontos de melhoria encontrados em equipamentos já existentes. O equipamento foi desenvolvido sob os conceitos de análise vibratória, com o auxílio de ferramentas de CAD e método de elementos finitos. A metodologia de projeto do equipamento foi desenvolvida através de projeto conceitual e seleção de conceito, atingindo evolução gradual através de testes experimentais e aplicação contínua de melhorias. Uma vez fabricada a máquina, foi realizado um teste em trecho de duto íntegro, sem costura, com elevado nível de corrosão superficial externa, visando a validação do projeto e o comissionamento da bancada de testes. Este trecho de duto é de aço API 5L X65 com seis metros de comprimento, 219,1 mm de diâmetro externo e 22,2 mm de espessura, com pressão interna de 200 bar, acrescida de deformação com amplitude constante média de ± 750 μm/m no centro do tubo. O critério de falha adotado foi o surgimento de uma trinca na direção circunferencial, passante ao longo da espessura. Durante o teste, foram adquiridos os dados de deformação, aceleração, frequência, pressão interna, temperatura interna e temperatura ambiente. A análise de falha foi realizada na região da fratura para confirmar a ocorrência de fadiga no tubo. O desenvolvimento da bancada e a posterior realização dos ensaios permitiram avaliar a eficiência e a produtividade do equipamento, o qual se mostrou vantajoso frente aos conceitos existentes e apto para a execução de testes em tubos rígidos de forma rápida e satisfatória. / Este trabalho descreve a metodologia desenvolvida para fabricação e comissionamento de um novo conceito de máquina para realização de testes de fadiga por ressonância de tubos rígidos em escala real, visando oferecer soluções técnicas para determinados pontos de melhoria encontrados em equipamentos já existentes. O equipamento foi desenvolvido sob os conceitos de análise vibratória, com o auxílio de ferramentas de CAD e método de elementos finitos. A metodologia de projeto do equipamento foi desenvolvida através de projeto conceitual e seleção de conceito, atingindo evolução gradual através de testes experimentais e aplicação contínua de melhorias. Uma vez fabricada a máquina, foi realizado um teste em trecho de duto íntegro, sem costura, com elevado nível de corrosão superficial externa, visando a validação do projeto e o comissionamento da bancada de testes. Este trecho de duto é de aço API 5L X65 com seis metros de comprimento, 219,1 mm de diâmetro externo e 22,2 mm de espessura, com pressão interna de 200 bar, acrescida de deformação com amplitude constante média de ± 750 μm/m no centro do tubo. O critério de falha adotado foi o surgimento de uma trinca na direção circunferencial, passante ao longo da espessura. Durante o teste, foram adquiridos os dados de deformação, aceleração, frequência, pressão interna, temperatura interna e temperatura ambiente. A análise de falha foi realizada na região da fratura para confirmar a ocorrência de fadiga no tubo. O desenvolvimento da bancada e a posterior realização dos ensaios permitiram avaliar a eficiência e a produtividade do equipamento, o qual se mostrou vantajoso frente aos conceitos existentes e apto para a execução de testes em tubos rígidos de forma rápida e satisfatória.

Este trabalho descreve a metodologia desenvolvida para fabricação e comissionamento de um novo conceito de máquina para realização de testes de fadiga por ressonância de tubos rígidos em escala real, visando oferecer soluções técnicas para determinados pontos de melhoria encontrados em equipamentos já existentes. O equipamento foi desenvolvido sob os conceitos de análise vibratória, com o auxílio de ferramentas de CAD e método de elementos finitos. A metodologia de projeto do equipamento foi desenvolvida através de projeto conceitual e seleção de conceito, atingindo evolução gradual através de testes experimentais e aplicação contínua de melhorias. Uma vez fabricada a máquina, foi realizado um teste em trecho de duto íntegro, sem costura, com elevado nível de corrosão superficial externa, visando a validação do projeto e o comissionamento da bancada de testes. Este trecho de duto é de aço API 5L X65 com seis metros de comprimento, 219,1 mm de diâmetro externo e 22,2 mm de espessura, com pressão interna de 200 bar, acrescida de deformação com amplitude constante média de ± 750 μm/m no centro do tubo. O critério de falha adotado foi o surgimento de uma trinca na direção circunferencial, passante ao longo da espessura. Durante o teste, foram adquiridos os dados de deformação, aceleração, frequência, pressão interna, temperatura interna e temperatura ambiente. A análise de falha foi realizada na região da fratura para confirmar a ocorrência de fadiga no tubo. O desenvolvimento da bancada e a posterior realização dos ensaios permitiram avaliar a eficiência e a produtividade do equipamento, o qual se mostrou vantajoso frente aos conceitos existentes e apto para a execução de testes em tubos rígidos de forma rápida e satisfatória. / Este trabalho descreve a metodologia desenvolvida para fabricação e comissionamento de um novo conceito de máquina para realização de testes de fadiga por ressonância de tubos rígidos em escala real, visando oferecer soluções técnicas para determinados pontos de melhoria encontrados em equipamentos já existentes. O equipamento foi desenvolvido sob os conceitos de análise vibratória, com o auxílio de ferramentas de CAD e método de elementos finitos. A metodologia de projeto do equipamento foi desenvolvida através de projeto conceitual e seleção de conceito, atingindo evolução gradual através de testes experimentais e aplicação contínua de melhorias. Uma vez fabricada a máquina, foi realizado um teste em trecho de duto íntegro, sem costura, com elevado nível de corrosão superficial externa, visando a validação do projeto e o comissionamento da bancada de testes. Este trecho de duto é de aço API 5L X65 com seis metros de comprimento, 219,1 mm de diâmetro externo e 22,2 mm de espessura, com pressão interna de 200 bar, acrescida de deformação com amplitude constante média de ± 750 μm/m no centro do tubo. O critério de falha adotado foi o surgimento de uma trinca na direção circunferencial, passante ao longo da espessura. Durante o teste, foram adquiridos os dados de deformação, aceleração, frequência, pressão interna, temperatura interna e temperatura ambiente. A análise de falha foi realizada na região da fratura para confirmar a ocorrência de fadiga no tubo. O desenvolvimento da bancada e a posterior realização dos ensaios permitiram avaliar a eficiência e a produtividade do equipamento, o qual se mostrou vantajoso frente aos conceitos existentes e apto para a execução de testes em tubos rígidos de forma rápida e satisfatória.

Este trabalho descreve a metodologia desenvolvida para fabricação e comissionamento de um novo conceito de máquina para realização de testes de fadiga por ressonância de tubos rígidos em escala real, visando oferecer soluções técnicas para determinados pontos de melhoria encontrados em equipamentos já existentes. O equipamento foi desenvolvido sob os conceitos de análise vibratória, com o auxílio de ferramentas de CAD e método de elementos finitos. A metodologia de projeto do equipamento foi desenvolvida através de projeto conceitual e seleção de conceito, atingindo evolução gradual através de testes experimentais e aplicação contínua de melhorias. Uma vez fabricada a máquina, foi realizado um teste em trecho de duto íntegro, sem costura, com elevado nível de corrosão superficial externa, visando a validação do projeto e o comissionamento da bancada de testes. Este trecho de duto é de aço API 5L X65 com seis metros de comprimento, 219,1 mm de diâmetro externo e 22,2 mm de espessura, com pressão interna de 200 bar, acrescida de deformação com amplitude constante média de ± 750 μm/m no centro do tubo. O critério de falha adotado foi o surgimento de uma trinca na direção circunferencial, passante ao longo da espessura. Durante o teste, foram adquiridos os dados de deformação, aceleração, frequência, pressão interna, temperatura interna e temperatura ambiente. A análise de falha foi realizada na região da fratura para confirmar a ocorrência de fadiga no tubo. O desenvolvimento da bancada e a posterior realização dos ensaios permitiram avaliar a eficiência e a produtividade do equipamento, o qual se mostrou vantajoso frente aos conceitos existentes e apto para a execução de testes em tubos rígidos de forma rápida e satisfatória. / Este trabalho descreve a metodologia desenvolvida para fabricação e comissionamento de um novo conceito de máquina para realização de testes de fadiga por ressonância de tubos rígidos em escala real, visando oferecer soluções técnicas para determinados pontos de melhoria encontrados em equipamentos já existentes. O equipamento foi desenvolvido sob os conceitos de análise vibratória, com o auxílio de ferramentas de CAD e método de elementos finitos. A metodologia de projeto do equipamento foi desenvolvida através de projeto conceitual e seleção de conceito, atingindo evolução gradual através de testes experimentais e aplicação contínua de melhorias. Uma vez fabricada a máquina, foi realizado um teste em trecho de duto íntegro, sem costura, com elevado nível de corrosão superficial externa, visando a validação do projeto e o comissionamento da bancada de testes. Este trecho de duto é de aço API 5L X65 com seis metros de comprimento, 219,1 mm de diâmetro externo e 22,2 mm de espessura, com pressão interna de 200 bar, acrescida de deformação com amplitude constante média de ± 750 μm/m no centro do tubo. O critério de falha adotado foi o surgimento de uma trinca na direção circunferencial, passante ao longo da espessura. Durante o teste, foram adquiridos os dados de deformação, aceleração, frequência, pressão interna, temperatura interna e temperatura ambiente. A análise de falha foi realizada na região da fratura para confirmar a ocorrência de fadiga no tubo. O desenvolvimento da bancada e a posterior realização dos ensaios permitiram avaliar a eficiência e a produtividade do equipamento, o qual se mostrou vantajoso frente aos conceitos existentes e apto para a execução de testes em tubos rígidos de forma rápida e satisfatória.

The performance of joints in buried gravity flow pipelines are important since failure of these elements can affect the structural capacity of soil-pipe systems and reduce their longevity. Currently, there are no clear guidelines to design joints for gravity flow pipelines and therefore their design is based on semi-empirical methods. It is necessary to identify and quantify the demands that act across joints when subjected to service loading conditions to establish adequate design guidelines. Such demands will vary depending on the type of joint, type of pipe, burial and loading conditions. Therefore work is needed to investigate the influence of these conditions on the performance of joints. Full-scale laboratory tests have been performed on rigid (reinforced concrete) and flexible (corrugated steel and thermoplastic) pipelines to investigate the response of their joints when buried and subjected to surface loading. The joints investigated are either ‘moment-release’ joints (those that accommodate rotation and reduce the longitudinal bending moments close to zero), or ‘moment-transfer’ joints (those that limit rotation and transfer longitudinal bending moments from one pipe to the next). These experiments evaluate the influence of different cover depths, loading locations, and installation conditions on the response of the joints. Additionally, the performance of each joint when the pipeline was buried with shallow cover and subjected to surface loads up to and beyond fully factored loads were also investigated. Furthermore, three-dimensional finite element analyses of a gasketed bell and spigot joint in a buried reinforced concrete pipeline subjected to surface loading have been developed employing material properties and joint rotational characteristics experimentally obtained. The data obtained from the experimental and computational studies are used to evaluate joint performance and to identify key demands (shear force and rotation or moment) acting across them. In addition, the different patterns of vertical displacement along rigid and flexible pipes were established. It was found that the stiffness of the pipeline, the geometry of the joint, the loading and burial conditions influence the response (and therefore the demands) of the joints examined. Finally, recommendations are provided regarding development of structural design methods for these pipeline and joint systems. / Thesis (Ph.D, Civil Engineering) -- Queen's University, 2012-12-29 12:47:31.826

Yes / The performance of buried rigid pipes underneath geogrid-reinforced soil while applying incrementally increased cyclic loading was assessed using a fully instrumented laboratory rig. The influence of varying two parameters of practical importance was investigated; the pipe burial depth and the number of geogrid-layers. Measurements were taken for pipe deformation, footing settlement, strain in pipe and reinforcing layers, and pressure/soil stress on the pipe crown during various stages of cyclic loading. The research outcomes demonstrated a rapid increase in the rate of deformation of the pipe and the footing, and the rate of generated strain in the pipe and the geogrid-layers during the first 300 cycles. While applying further cycles, those rates were significantly decreased. Increasing the pipe burial depth and number of geogrid-layers resulted in reductions in the footing and the pipe deformations, the pressure on pipe crown, and the pipe strains. Redistribution of stresses, due to the inclusion of reinforcing layers, formed a confined zone surrounding the pipe providing it with additional lateral support. The pipe invert experienced a rebound, which was found to be dependent on pressure around the pipe and the degree of densification of the bedding layer. Data for strains measured in the geogrid-layers showed that despite the applied loading value and the pipe burial depth, the tensile strain in the lower geogrid-layer was usually higher than that measured in the upper layer.