Analýza působení termoplastových potrubí v zemním prostředí
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
Abstract
Disertační práce je zaměřena na analýzu chování termoplastových potrubí v zemním prostředí, a to zejména pro potrubí prováděná pomocí bezvýkopových technologií. V rámci disertační práce byly provedeny experimenty, jejichž cílem bylo stanovit chování a únosnost polyethylenových potrubí při zatížení vnějším hydrostatickým tlakem. Pro experimenty byla navržena a vyrobena ocelová tlaková komora, která umožňovala zatížit a sledovat potrubí při jeho ztrátě stability. Mechanické vlastnosti materiálu trubek byly určovány pomocí tahových a ohybových zkoušek. Byla provedena řada podrobných numerických analýz experimentů potrubí, kde byly použity různé materiálové modely, geometrické imperfekce či metody řešení. Byly použity materiálové modely zohledňující pružné, plastické a viskózní chování termoplastů. Dále byla provedena řada normových výpočtů polyethylenových potrubí instalovaných bezvýkopovými technologiemi. Cílem bylo vytvořit nové návrhové diagramy pro praktické posuzování těchto potrubí umístěných ve stávajícím nosném potrubí. V případě nenosného stávajícího potrubí byl vytvořen numerický model pro stanovení návrhových součinitelů, které byly ověřeny s normovými hodnotami. Výsledky z tohoto modelu byly dále porovnány s výsledky komplexnějšího numerického modelu zohledňujícího lépe interakci potrubí a zemního prostředí pro různé třídy zemin.
The doctoral thesis deals with an analysis of thermoplastics pipes in a soil environment, in particularly, pipes performed by using trenchless technologies. In the doctoral thesis, experiments of polyethylene pipes loaded by external hydrostatic pressure were performed. The aim of the experiments was to determine a behaviour and load-bearing capacity of the polyethylene pipes loaded by external hydrostatic pressure. For the experiments, a steel pressure chamber was designed and produced which allowed loading and observing a pipe during its loss of the stability. Mechanical properties of the pipe material were determined based on the tensile and bending tests. The series of detailed numerical analyses of the pipe experiments were performed. Various material models which take into account elastic, plastic and viscous behaviour of thermoplastic materials were used. In addition, series of standardized calculations of polyethylene pipes installed using trenchless technologies were performed. The aim was to create new design diagrams for practical assessment of these pipes placed in the partially deteriorated old pipes. In the case of the deteriorated old pipe, a numerical model for determination of design coefficients was created. These design coefficients were verified with standard values. Then, the results of the numerical model were compared with the results of the more complex numerical model which better take into account pipe-soil interaction of various soil types.
The doctoral thesis deals with an analysis of thermoplastics pipes in a soil environment, in particularly, pipes performed by using trenchless technologies. In the doctoral thesis, experiments of polyethylene pipes loaded by external hydrostatic pressure were performed. The aim of the experiments was to determine a behaviour and load-bearing capacity of the polyethylene pipes loaded by external hydrostatic pressure. For the experiments, a steel pressure chamber was designed and produced which allowed loading and observing a pipe during its loss of the stability. Mechanical properties of the pipe material were determined based on the tensile and bending tests. The series of detailed numerical analyses of the pipe experiments were performed. Various material models which take into account elastic, plastic and viscous behaviour of thermoplastic materials were used. In addition, series of standardized calculations of polyethylene pipes installed using trenchless technologies were performed. The aim was to create new design diagrams for practical assessment of these pipes placed in the partially deteriorated old pipes. In the case of the deteriorated old pipe, a numerical model for determination of design coefficients was created. These design coefficients were verified with standard values. Then, the results of the numerical model were compared with the results of the more complex numerical model which better take into account pipe-soil interaction of various soil types.
Description
Citation
EKR, J. Analýza působení termoplastových potrubí v zemním prostředí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. .
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukce a dopravní stavby
Comittee
prof. Ing. Marcela Karmazínová, CSc. - předseda,
prof. Ing. Alois Materna, CSc., MBA - oponent,
prof. Ing. Pavel Kuklík, CSc. - oponent,
prof. Ing. Leonard Hobst, CSc. - člen,
prof. Ing. Zbyněk Keršner, CSc. - člen,
prof. Ing. Jindřich Melcher, DrSc. - člen,
doc. Ing. Lumír Miča, Ph.D. - člen,
prof. Ing. Drahomír Novák, DrSc. - člen,
doc. Dr. Ing. Michal Varaus - člen,
prof. Ing. Stanislav Vejvoda, CSc. - člen,
Ing. Mojmír Nejezchleb - člen,
doc. Ing. Otto Plášek, Ph.D. - člen,
prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc. - člen
Date of acceptance
Defence
Téma disertační práce je velmi aktuální, zejména s ohledem na praktické použití a množství poruch plastových potrubí běžně se objevujících. V práci je uvedeno zpřesnění některých výpočtů podle norem a modely a jejich výsledky pro výpočet/modelování plastových potrubí. Práce a její téma nabízí další možnosti rozvoje této problematiky a zpřesnění stávajících postupů pro výpočet a posuzování.
Otázky a odpovědi:
Analyzoval jste celý proces namáhání potrubí z plastické hmoty, nebo pouze stav po dosednutí vloženého umělohmotného potrubí na staré ocelové potrubí?
Řešil jsem pouze stav po dosednutí potrubí.
Jaká je životnost plastových potrubí?
Odpověď uspokojující – 50 let.
Souvislost publikace týkající se požární odolnosti dřevěných konstrukcí s problematikou řešenou v disertační práci.
Aplikován model pro požární odolnost dřevěné konstrukce vycházející z modelu vytvořeného v rámci problematiky disertační práce.
Co je myšleno konstatováním, že „výsledky numerické analýzy jsou srovnatelné s experimentem“? To je příliš vágní, je třeba „shodu“ nějak kvantifikovat.
Doktorand souhlasí.
Experimentální detaily, realizace zatížení, rychlost změny tlaku.
Modelování kontaktu starého a nového potrubí.
Přítomnost vrubů, lomová mechanika.
Doktorand odpověděl se znalostí problematiky na vysoké úrovni.
Deformace se lokalizovala přibližně uprostřed trubky, proč?
Dáno okrajovými podmínkami, imperfekcemi.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Přístup k plnému textu prostřednictvím internetu byl licenční smlouvou omezen na dobu 3 roku/let