A Study of the Impact of Dynamic Ground Actions on Momentary Values of Friction Forces at the Gas Pipeline-Backfill Interface

• Autorzy: Gawędzki W. , Lepiarczyk D. , Tarnowski J.

Warianty tytułu

PL

Badania wpływu oddziaływań dynamicznych podłoża na chwilowe wartości sił tarcia w skojarzeniu gazociąg-obsypka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Buried pipelines are subjected to the action of static forces and moments caused by friction forces at the pipeline-ground contact. At the same time, pipelines are subjected to dynamic actions generated by paraseismic pulses, in particular, in areas of mining and heavy traffic. The paper presents and experimentally verifies a test method of tribological pipeline-soil interaction in conditions of artificially induced soil static and dynamic actions. The applied test methodology allows the determination of friction forces at the tested pipeline section. The friction forces changes over time on the pipeline and soil surface for the varying pipeline tensioning forces were continuously recorded during the tests. Based on the Short-Time Fourier Transform (STFT) of signals, the paper presents the impact of dynamic actions on momentary values of measured friction forces. Relationships are given that allow the determination of friction forces between the pipeline and the soil, including their limit values resulting in the loss of the mutual adhesion of the pipeline and the soil.

PL

Gazociągi zagłębione w gruncie narażone są na oddziaływania statycznych sił i momentów powstających pod wpływem działania sił tarcia w kontakcie rury z gruntem. Jednocześnie gazociągi poddawane są oddziaływaniom dynamicznym, mającym genezę w impulsach pochodzenia parasejsmicznego. Szczególnie dotyczy to obszarów objętych działalnością górniczą i wzmożonym oddziaływaniem komunikacyjnym. W artykule przedstawiono oraz eksperymentalnie zweryfikowano metodę badań tribologicznej współpracy gazociągu z gruntem w warunkach wywoływanych sztucznie oddziaływań statycznych oraz dynamicznych gruntu. Zastosowana metodyka badawcza pozwala na wyznaczenie wartości sił tarcia na badanym odcinku gazociągu. Podczas badań prowadzono ciągłą rejestrację czasowych zmian sił tarcia na powierzchni gazociągu i gruntu dla zmiennych wartości sił naciągu rury. W artykule, w oparciu o metodę krótkoczasowej transformacji Fouriera (STFT) sygnałów, przedstawiono wpływ wymuszeń dynamicznych na chwilowe wartości mierzonych sił tarcia. Podano zależności umożliwiające wyznaczenie wartości sił tarcia gazociągu i gruntu, w tym także ich granicznych wartości, po przekroczeniu których następuje utrata wzajemnej przyczepności rury i gruntu.

Słowa kluczowe

EN

gas pipeline; friction force; vibration; STFT transformation

PL

gazociąg; siła tarcia; drgania; transformacja Fouriera STFT

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 2
• Strony: 21--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Gawędzki W.

• AGH University of Science and Technology, Department of Measurement and Electronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow

autor

Lepiarczyk D.

• AGH University of Science and Technology, Department of Machinery Construction and Operation, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow

autor

Tarnowski J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Machinery Construction and Operation, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow

Bibliografia

• 1. Abdoun T. H., et al.: Factors influencing the behavior of buried pipelines subjected to earthquake faulting. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29 (3), 2009, pp. 415–427.
• 2. Chen W. W., et al.: Seismic response of natural gas and water pipelines in the Ji-Ji earthquake. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 22 (9–12), 2012, pp. 1209–1214.
• 3. Dulińska J., Zięba A.: Wpływ wstrząsów górniczych i odstrzałów w kamieniołomach na odpowiedź dynamiczną gazociągu. Czasopismo Techniczne 2007, Budownictwo z.2-B, s.19–28.
• 4. Figiel W., Tarnowski J.: Badania współczynnika tarcia rurociągu i gruntu na terenach górniczych w obecności wstrząsów. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 4, 2005, s. 55–63.
• 5. Gawędzki W.: Analiza wpływu drgań gruntu na odkształcenia rurociągów w warunkach ich dodatkowego obciążenia statycznego. Pomiary, Automatyka, Kontrola, 56 (8), 2010, s. 879–882.
• 6. Honegger D. G., Wijewickreme D.: Seismic risk assessment for oil and gas pipelines. In Seismic Risk Analysis and Management of Civil Infrastructure Systems. Woodhead Publishing, Part IV, 2013, pp. 682–715.
• 7. Kim D. S., Lee J. S.: Propagation and attenuation characteristics of various ground vibrations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 19, 2000, pp. 115–126.
• 8. Lepiarczyk D., Gawędzki W., Tarnowski J.: Analysis of the influence of friction force on the strains of gas pipeline using the Hilbert-Huang transform. Tribologia , 4, 2016, pp. 145–155.
• 9. Gawędzki W., Tarnowski J.: Design and testing of the strain transducer for measuring deformations of pipelines operating in the mining-deformable ground environment. Measurement Science Review, 15 (5), 2015, s. 256–262.
• 10. Gawędzki W., Serzysko B.: Zastosowanie transformacji Hilbert Vibration Decomposition do analizy sygnałów parasejsmicznych w dziedzinie czasu. Przegląd Elektrotechniczny, 91 (8), 2015, 7–10.
• 11. Gawędzki W., Tarnowski J.: A study of the influence of friction forces on the transmission of soil vibration on gas pipelines. Tribologia , 2, 2017, pp. 49–58.
• 12. Hoffmann K.: An Introduction to Measurements using Strain Gages. Publisher Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt 1989.
• 13. Gawędzki W.: Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych. Wydawnictwa AGH, Kraków 2010.
• 14. Hottinger Baldwin Messtechnik, Spider8 amplifier and Catman® software Technical Documentation, http://www.hbm.com.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).