A brief analysis of calculation methods to assess underground pipeline earthquake resistance, their advantages and disadvantages are given in the paper. The analysis of the models of underground pipeline-soil interaction under seismic (dynamic) effect is given. The coupled problems of underground pipeline-soil interaction at seismic wave propagation in a soil medium with embedded pipeline are set. One-dimensional non-stationary wave problems for the soil medium and the pipeline are solved numerically using the method of characteristics and the finite difference method. Numerical solutions are obtained in the form of a change in longitudinal stresses over time in various sections of the pipeline. An analysis of the obtained numerical solutions shows a significant dependence of longitudinal stresses on wave processes in the soil medium, dynamic stress state of soil and mechanical properties of soil and the pipeline material. A factor of a multiple increase in longitudinal stresses in the underground pipeline under its dynamic interaction with soil is revealed. It is shown that the main reason for this increase in stresses is the dynamic stress state of soil around the pipeline under its interaction with soil. The results obtained are the grounds for the development of a new regulatory calculation of underground trunk pipeline strength under seismic effect.

Приводится краткий анализ методов расчета на сейсмостойкость подземных трубопроводов, их преимущества и недостатки. Приведен анализ моделей взаимодействия подземных трубопроводов с грунтом при сейсмических (динамических) воздействиях. Поставлены связанные задачи о взаимодействии подземного трубопровода с грунтом при прохождении сейсмической волны в грунтовой среде, включающей трубопровод. Одномерные нестационарные волновые задачи для грунтовой среды и для трубопровода решены численно с применением метода характеристик и метода конечных разностей. Получены численные решения в виде изменения продольных напряжений по времени в различных сечениях трубопровода. Анализом полученных численных решений показана существенная зависимость значения продольных напряжений от волновых процессов в грунтовой среде и динамического напряженного состояния грунта, а также механических свойств грунта и материала трубопровода. Обнаружен фактор многократного возрастания продольного напряжения в подземном трубопроводе при его динамическом взаимодействии с грунтом. Показано, что главной причиной такого возрастания напряжения является динамическое напряженное состояние грунта вокруг трубопровода при его взаимодействии с грунтом. Полученные результаты являются основой для разработки нового нормативного расчета прочности подземных магистральных трубопроводов при сейсмических воздействиях.

• 1. Introduction
• 2. Methods
  • 2.1. Methods to determine longitudinal seismic stresses in underground pipelines
  • 2.2. Models of underground pipeline-soil interaction
  • 2.3. The statement of the problem of longitudinal interaction of an underground pipeline with soil when exposed to plane seismic waves and the method to solve them
  • 2.4. Reliability substantiation of the algorithm, program and numerical solutions
• 3. Results and Discussion
  • 3.1. Longitudinal stresses in an underground pipeline in the case of an interaction model of the Hooke's law type
  • 3.2. Longitudinal stresses in an underground pipeline in the case of an interaction model of the Kelvin-Voigt law type
  • 3.3. Longitudinal stresses in an underground pipeline interacting with soil according to the model of a standard viscoelastic body
  • 3.4. Longitudinal stresses in an underground pipeline interacting with soil according to a generalized interaction model
• 4. Conclusions
• Прочность подземных трубопроводов при сейсмических воздействиях

Magazine of Civil Engineering / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2020 г. — Загл. с титул. экрана. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — Текст: электронный

Magazine of Civil Engineering / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. № 1 (93), 2020. — 1 файл (16,3 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-118.pdf>.