In Korea, the pipe type that has been well used as sewage pipe from the past is primarily a rigid pipe which is represented by concrete hume pipe, but the use of it is being decreased sharply because of the problems such as tube erosion and incomplete watertightness securing through the time. On the other hand, the use of flexible pipe has been increased because its construction ability is excellent on account of its light weight as well as it is resistant to corrosion. However, because there are lacks of market's confidence in flexible pipe and occurrence cases of partial damage incomplete caused by compaction control, cause analysis and management for them are needed. Therefore, this study tried to estimate the deformation characteristics of pipe caused by each condition through numerical analysis changing construction sequence, rigidity of pipe, strength of ground concrete under the pipe, relative compaction ratio of sand foundation under the pipe and relative compaction ratio of backfill material above the pipe. Evaluation result is that influence on each factor is confirmed and the quality control of sand around the pipe are turned up to be important.
Seungcheol Baek;Seungwook Kim;Byounghan Choi;Sunhee Kim
Journal of the Korean GEO-environmental Society
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v.25
no.10
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pp.5-10
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2024
Flexible pipes have the property of resisting external loads by utilizing the rigidity of the pipe and the surrounding ground, and have recently been in the spotlight because they are lighter in weight and have excellent durability compared to concrete pipes. In this study, the behavior characteristics of buried polyethylene pipe, a representative flexible pipe, were examined. Double-walled and multi-walled polyethylene pipes were used, and the structural behavior of the polyethylene pipe was evaluated based on a 5% deflection of the pipe diameter suggested in the design standards for flexible pipes. For the polyethylene pipe, the material properties of the pipe were identified through a ring stiffness test, and the behavior characteristics in the ground were reviewed through the simulation experiment of the buried polyethylene pipes. In addition, a finite element analysis model was developed based on the results of underground burial simulation experiments, and the behavior characteristics of polyethylene pipes according to backfill conditions were evaluated using the developed finite element analysis model and design equation. As a result of the study, it was confirmed that the capacity of the pipes and the compaction of the backfill are the main factors that determine the structural performance of the buried polyethylene pipe.
This paper reports the application study of the concrete bedding reinforcement under a buried conduit with flexible joints subjected to differential settlement via a finite elemen modeling. The reinforcement of concrete bedding helps to minimize the differential settlement between the adjoining conduit segments. Three different field conditions have been considered. The settlement pattern and deformation slope have been evaluated for each boundary condition. The analysis results are compared for both non-reinforced and reinforced cases to measure the effectiveness of concrete bedding reinforcement for restraining deformation of a conduit with flexible joints.
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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v.2
no.3
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pp.18-24
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2011
In this paper, we present the load-deflection behavior of GRP pipes. GRP buried pipes are widely used in construction in the advantage of their superior mechanical and physical characteristics such as high chemical resistance, high corrosion resistance, right weight, smooth surface of the pipe, and cost effectiveness from soil-structure interaction. To design flexible pipes to be buried underground, it should be based on the ASTM D2412(2010). When applying ASTM D 2412(2010) to the design, pipe stiffness(PS) must be predetermined by the parallel-plate test which requires tedious and laborious working process. To overcome such problems, the finite element simulations for finding the load-deflection behavior of the GRP flexible pipes is installed at UTM testing machine. In the finite element simulations, basic data, such as the modulus of elasticity of the material and cross-sectional dimension, is used. From the investigation, we found that the difference between experimental result and analytical prediction is less than 15% when the pipe deflected 3% and 5% of its vertical diameter although the pipe material is not uniform across the cross-section.
A flexible pipe was buried 10cm below the ground formed with standard sand to observe changes in the shape of the pipe according to the behavior of ground at each relative density. Changes in the shape of the pipe in each ground were observed to examine the behavior of the pipe under the state of reinforced ground after installing geogrid under the pipe. Ground reinforced using geogrid formed tensile force on the reinforcement material with increase in the vertical load and showed reduction in settlement under identical vertical load with existence of reinforcement. Distributions of ground deformation of 100% relative density and 70% relative density had clear difference. Reinforced ground with 70% density converged to the ground reaction of final settlement of non-reinforced ground with 100% density at final settlement of 100 mm. Because the shape of lower part strain of the buried pipe is similar to that of un-reinforced ground with relative density of 100%, reinforcement effect by geogrid in soft ground can be anticipated.
In general, pipes buried underground can be classified into either rigid or flexible pipe. Glass fiber reinforced thermosetting polymer plastic (GFRP) pipe can be considered as one of typical flexible pipes for which the soil-pipe structure interaction must be taked into account in the design. In this paper, we present the result of an investigation pertaining to the short-term and long-term behavior of buried GFRP pipe. The mechanical properties of the GFRP pipe produced in the domestic manufacturer are determined and the results are reported in this paper. In addition, Ring deflection is measured by the field tests and the finite element analysis. Also, the extrapolation using these techniques typically extends the trend from data gathered over a period of approximately 5,232 hours, to a prediction of the property at 50 years, which is the typical maximum extrapolation time. Therefore, it was investigated that the long-term ring deflection of GFRP pipe estimated by methods for Monod-type.
A series of model tests were conducted to investigate how the number of reinforcement layers, stiffnesses, types of reinforcement material and buried depth of a flexible pipe can affect bearing capacity-settlement curve at a loose sand foundation. In the test results, whereas the type of failure in unreinforced sand was local shear, the type of failure, for model tests with more than 2 reinforcement layers in loose sand, was general shear: The number of the optimum reinforcement layers was found to be two: Stiffness and type of reinforcement were more important than the maximum tensile strength of reinforcement in improving bearing capacity. When the depth of buried pipe from the sand surface was less than the width of the footing, test results showed that both bearing capacity and ultimate bearing capacity of buried pipe in unreinforced sand significantly decreased, and the type of failure in the reinforced sand changed from general shear to local shear.
Park, Jae-Hun;Lee, Kwan-Ho;Jo, Jae-Yun;Sung, Sang-Kyu
International Journal of Highway Engineering
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v.5
no.2
s.16
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pp.25-35
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2003
During construction of circular lifeline pipe, the non-proper compaction along the pipe and the decrease of compaction efficiency are the main problems to induce the failure of underground pipe. The use of CLSM(controlled low strength materials) is one of the applications to overcome those problems. In this research, the numerical analysis by PENTAGON FEM program was carried out for 20 cases with the couple of combinations on bedding materials, backfill materials, and pipes. From the FEM analysis, the use of CLSM as backfill materials reduced the settlement of ground surface and the deformation of pipe employed. In case of the vertical deformation on the pipe, common soil backfill for flexible pipes showed 2 times for rigid pipes, but CLSM backfill case did less deformation than the soil backfill for rigid pipes. CLSM backfills for rigid pipes showed the similar results. Judging from the FEM analysis, the use of CLSM increases the structure capacity of the underground pipes.
This paper reports the application study of the ground reinforcement under a buried conduit subjected to differential settlement via a finite element modeling. The soil-reinforcement inter- action helps to minimize the differential settlement between the adjoining conduit segments. Three different field conditions have been considered. The settlement pattern and deformation slope have been evaluated for each boundary condition. The analysis results are compared for both non-reinforced and reinforced case to measure the effectiveness of the soil reinforcement for restraining deformation of the conduit.
Underground flexible pipes for electric cables are subject to external loads and surrounding soil pressure. Particularly, strain of flexible pipes is of great concern in terms of safety and maintenance for electric cables. In this paper, stress and strain of flexible pipes with various depth are compared using traditional formula, FEM analysis and model soil box test. The results show that theoretical values are more conservative in strain in comparison with model soil box test and FEM analysis. Considering the strain criteria - maximum 3.5%, flexible pipes can be buried at the depth of 40cm without additional soil improvement. From the result of this study, deformation formula compatible with the field condition was proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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