Analysis of the influence of initial geometrical imperfection on stability of CIPP and FFP type liners in sewer pipelines

• Autorzy: Madryas C. , Szot A.

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu imperfekcji geometrycznych na stateczność wykładzin typu CIPP i FFP w kanałach sanitarnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

With the growing application of strengthening and sealing liners of CIPP and FFP type to pipelines it becomes necessary to start investigation into the static, stability and strength aspects of their behaviour. Due to the specificity of such systems, their multidimensionality and complexity as well as lack of some long-term experience with using such liners it was impossible to develop an explicit method for their dimensioning. Behaviour of the systems of such types shows considerable physical and geometrical non-linearity including the one resulting from the varying boundary conditions (free contact between layers). Despite model similarities, methods used for structural design of pipelines are in fact inappropriate for direct application to liners. Hence, the model of cylindrical shell confined in elastic constraint has been substantially modified in order to make it fit the liner model. A scheme of damage that prevails here is the loss of stability of the liner due to the ground water pressure penetrating the gap between the host-pipe and the liner. When considering the model it is of vital importance to take into account initial geometrical imperfections of the liner and time-varying physical parameters.

PL

Coraz szersze stosowanie wykładzin wzmacniających i uszczelniających typu CIPP i FFP w rurociągach kanalizacyjnych wymusza podjęcie rozważań nad statyczno-wytrzymałościowym aspektem ich pracy. Specyfika takich układów, ich wielowymiarowość i złożoność oraz wciąż niedostateczne długoterminowe doświadczenie w zakresie stosowania wykładziny nie pozwalały określić jednoznacznie metody ich wymiarowania. Zachowanie układów tego typu wykazuje znaczną nieliniowość fizyczną, geometryczną oraz wynikającą ze zmiennych warunków brzegowych (swobodny kontakt między warstwami). Pomimo podobieństw modelowych, metody stosowane do wymiarowania przewodów rurowych w gruncie nie są odpowiednie do bezpośredniego stosowania w przypadku wykładzin. Stąd też zastosowano znaczące modyfikacje modelu powłoki walcowej w ośrodku sprężystym w celu dopasowania go do modelu wykładziny. Dominującym schematem zniszczenia jest tu utrata stateczności wykładziny na skutek działania ciśnienia wody wdzierającej się między wykładzinę a stary rurociąg. Istotne dla dokładnego rozpatrzenia modelu jest uwzględnienie wstępnych imperfekcji geometrycznych wykładziny oraz zmienności parametrów fizycznych w czasie.

Słowa kluczowe

EN

rehabilitation; structural analysis; close-fit; stability; buckling; liner; sewage

PL

imperfekcja geometryczna; stateczność; CIPP; FFP; kanał sanitarny; wykładzina wzmacniająca; wykładzina uszczelniająca; rurociąg kanalizacyjny

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 48, nr 3
• Strony: 299--312
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., il.

Twórcy

autor

Madryas C.

• Institute of Civil Engineering, Wrocław University of Technology, Wrocław

autor

Szot A.

• Institute of Civil Engineering, Wrocław University of Technology, Wrocław

Bibliografia

• 1. J.C. BOOT, Elastic buckling of cylindrical pipe linings with small imperfections subject to extemal pressure, Trenchless Technology Research, 12, 1-2, 3-15, 1998.
• 2. J .C. BOOT, A.A. JAVADI, The structural behaviour of cured-in-place pipe, Proceedings Conference Plastic Pipes X, Göteborg 1998.
• 3. J.C. BOOT, A.J. WELCH, Creep buckling of thin-walled polymeric pipe linings subject to external ground water pressure, Thin-Walled Structures, 24, 191-210, 1996.
• 4. K. EL SAWY, I.D. MOORE, Analysis and design of oval liners for rigid pipe rehabilitation, Geotechnical Research Center Report GEOT-1-98, January 1998.
• 5. K. EL SAWY, I.D. MOORE, Buckling strength of polymer liners used in sewer rehabilitation, Transportation Research Board, Preprint No. 96-0813, p. 21, 1996.
• 6. K. EL SAWY, I.D. MOORE, Stability of loosely fitted liners used to rehabilitate rigid pipes, Journal of Structural Engineering, 124, 11, 1998.
• 7. K. EL-SAWY, I.D. MOORE, Parametric study for buckling of liners: effect of liner geometry and imperfections, Proceedings International Conference: Trenchless pipeline projects - practical applications, Boston, June 1997.
• 8. B. FALTER, Buelversuche an Schlauchlinem unter Wasser außendruck, Tiefbau Ingenierbau Straßenbau, 6 p. 10-16, 1996.
• 9. B. FALTER, Neue Aspekte bei der statischen Berechnung ovn Linern für die Kanalrenovierung, 1, 24-30, WAP 1999.
• 10. B. FALTER, Praktische Vorgehensweise beim Standsicherheitsnachweis für Linersysteme in Abwasserkanäle, Tiefbau Ingenierbau Straßenbau, 9, 13-28, 1994.
• 11. B. FALTER, Standsicherheitsnachweis an Sanierungssytemen für Abwasserkanäle mit unverankerten Linern, 3R International, 1/2, 50-55, 1991.
• 12. B. FALTER, Structural analysis of sewer linings, Trenchless Technology Research, 11, 2, 27-41, 1997.
• 13. D. GLOCK, Überkritisches Verhalten eines starr ummnltelten Kreisrohres bei Wasserdruck von außen und Temperaturdehnung, Der Stahlbau, 7, 212-217, 1977.
• 14. L. GUlCE, J.Y. LI, Buckling models and inftuencing factors for pipe rehabilitation design, presented on the Internet at the address: www.insituform.com (Resource Center - Technical Papers).
• 15. L.K. GUlCE, T. STRAUGHAN,C. NORRIS R. BENNETT, Long-term structural behaviour of pipeline rehabilitation systems, Trenchless Technology Center, 1994.
• 16. J.E. GUMBEL, Structural design of pipeline linings 1998 - review of principles, practice and current developments worldwide, presented on the Internet at the address: www.insituform.com (Resource Center - Technicial Papers).
• 17. Insituform, Design Guide - Insituform technology, PER AARSLEFF Poland, 1996.
• 18. A. KULICZKOWSKI, Problems of the trenchless renewal of sewer pipelines, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 1998.
• 19. Merkblatt ATV M127 Teil 2, Statische Berechnung zur Sanierung von Abwasserkanälen und -leitungen mit Lining- und Montageverfahren, GFA Verlag, Hennef 2000.
• 20. S. TIMOSHENKO, Strength of materials, Vol.2, 3th Edition, Van Nostrand Reinhold, New York 1969.
• 21. Trenchless Technology Research Colloquium, Rehabilitation Group Communiqué, Structural performance of close-fit non-bonded flexible linings for nominally circular gravity systems: agreed basic for rational design methodology, presented on the Internet at the address: www.latech.edu/tech/engr/ttc (Trenchless Technology Centre).