Determination of the optimum geofoam geometry for shallowly buried flexible pipe by finite element analyses

Gömülü borular, dolgu yükleri, trafik yükleri vb. çeşitli yükleme koşullarına maruz kalırlar ve gömülü boruları korumak için yapay hendek metodu ve sıkıştırılabilir yatak malzemeleri kullanılır. Genleştirilmiş polistiren (EPS) köpük gömülü boruların korunması için kullanılan en avantajlı sıkıştırılabilir malzemelerden biridir. Literatürde, araştırmacılar genel olarak rijit menfez ve boruların korunması üzerine yoğunlaşmışlardır ve bu sebeple hizmet ömürleri boyunca deformasyon limitleri olan gömülü esnek boruların korunması ile ilgili sınırlı sayıda araştırma yapılmıştır. Bu çalışma, PLAXIS 2D yazılımı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemi ile sığ gömülü esnek bir boru üzerine yerleştirilecek EPS köpük malzemesinin optimum geometrisinin belirlenmesini amaçlamaktadır. İlk olarak, literatürden elde edilen ve detaylı aletsel gözlem yapılmış laboratuvar deney sonuçları ile nümerik modelin doğrulaması yapılmıştır. Daha sonra, doğrulaması yapılan nümerik model, 120'den fazla analiz ile optimum EPS köpük genişliği ve kalınlığı gibi geometrik özelliklerin yanı sıra EPS köpük malzemesinin boru üzerindeki lokasyonu ve yoğunluğunun etkisini araştırmada kullanılmıştır. Esnek boruların EPS köpük yardımıyla korunması için, EPS köpük yoğunluğu, geometrisi ve lokasyonuna bağlı olarak boru esnemelerinde 22-84% arasında değişen iyileşme oranları elde edilmiştir. 30 cm çapında ve yüzeyden düzgün yayılı yükleme koşulları altında maliyet / performans kriterleri gözetilerek (i) EPS köpük boru tacının hemen üzerine yerleştirilmelidir, (ii) EPS genişliği 1 x boru çapı (D) olarak önerilmektedir, (iii) EPS kalınlığı pozitif zemin kemerlenmesinin tamamen oluşması için 5 cm (D/6) olarak önerilmektedir, (iv) EPS'in yenilmeyeceği şekilde mümkün olan en sıkışabilir EPS tercih edilmelidir (bu çalışmada EPS-10, anma yoğunluğu 10 kg/m3). Bu çalışma kapsamında özetlenen literatür taraması sonuçları araştırmacılar için güncel bir kaynak olacaktır ve bu çalışmanın sonuçları, sığ gömülü esnek boruların EPS köpük kullanılarak yapay hendek metoduyla korunmasını konu edinen sistemlerin daha efektif tasarlanmasına katkı sağlayacaktır.