The vertical loads of buried Hume pipes were calculated using the finite element method, in which the hyperbolic soil model, the nonlinear hysteretic stress path model and soil-structure interface model were used. The obtained results were compared and discussed with those from the classic methods such as Marston-Spangler's theory and so on. The effects of excavation width and depth to the top of pipe along with soil parameters and type of excavation, which have not been included in the classic methods, were investigated. In addition, a calculation method of the vertical load for buried Hume pipes was proposed and it is presumed to be easily applied in the practical fields.
Recently, the vibration of underground structure due to high speed railway loads has been increased substantially as compared with middle and slow speed. The buried gas pipelines under continuous impact forces and repeated loading are more influenced by the vibrational loads than another pipelines. However, the static analysis was not enough to allow for the effect of vibrations because it uses impact factors for the design or analysis process. In this study, characteristics of Pipelines was quantitatively estimated through each conditions of soil covers and train speed, and the new vibration prediction is presented about the vibrational velocity.
Kim, Jong Sung;Lee, Cheol;Kim, Woo Sik;Kim, Ik Jung
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.41
no.11
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pp.1021-1033
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2017
In this study, an optimum process to improve structural integrity was established by investigating effect of the process variables on fatigue lifetime of steel-sleeve repair welds in buried gas pipeline. Residual stresses in the repair welds were derived through sequentially-coupled temperature-stress analysis using ABAQUS, which is a commercial finite element analysis program. In addition, variations of operating stresses were derived by finite element linear elastic stress analysis. Fatigue lifetimes of the steel-sleeve repair welds were evaluated by substituting the derived weld residual stresses and operating stress variations into the structural stress/fracture mechanics approach as input. Parametric study using finite element analysis and fatigue assessment for various repair welding process variables were carried out to investigate the effects of the process variables on the fatigue lifetime. Finally, based on the effects of the process variables on the fatigue lifetime, an optimal process to minimize the welding time and economic costs and to improve the fatigue lifetimes was derived.
According to the urban gas business legislation, cathodic protection systems should be applied for buried steel gas pipelines to prevent corrosion. In advanced countries including United States, the criteria for Cathodic Protection Potential is at least -850mV with respect to a saturated copper/copper sulfate electrode(CSE) when the CP applied, and the IR drops must be considered for valid interpretation. However, the IR drop through the pipe to soil boundary has been neglected in Korea. According to KGS code, a reference electrode must be placed in proximity to gas pipelines possible when measuring the CP potential. In this study, we have installed several solid reference electrodes around the buried pipeline(1.2m depth), lower surface(0.5m depth), and the surface individually in order to measure the CP potentials through the each reference electrode and find out the IR drops according to the location of each reference electrode. We have found the IR drop is the greatest when measuring the CP potential through the electrode placed on the ground and the IR drop is the smallest through the electrode installed near pipeline. Therefore, we have suggested the solid reference electrode should be installed as close as possible to buried pipeline in order to measure the correct CP potential without IR drop. We have also suggested the amendment of CP criteria considering IR drop.
Lee, Sang Yun;Song, Ki-Il;Kang, Kyung Nam;Ryu, Hee Hwan
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.24
no.4
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pp.341-353
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2022
Pipelines are buried in urban area, and the position (depth and orientation) of buried pipeline should be clearly identified before ground excavation. Although various geophysical methods can be used to detect the buried pipeline, it is not easy to identify the exact information of pipeline due to heterogeneous ground condition. Among various non-destructive geo-exploration methods, ground penetration radar (GPR) can explore the ground subsurface rapidly with relatively low cost compared to other exploration methods. However, the exploration data obtained from GPR requires considerable experiences because interpretation is not intuitive. Recently, researches on automated detection technology for GPR data using deep learning have been conducted. However, the lack of GPR data which is essential for training makes it difficult to build up the reliable detection model. To overcome this problem, we conducted a preliminary study to improve the performance of the detection model using finite difference time domain (FDTD)-based numerical analysis. Firstly, numerical analysis was performed with homogeneous soil media having single permittivity. In case of heterogeneous ground, numerical analysis was performed considering the ground heterogeneity using fractal technique. Secondly, deep learning was carried out using convolutional neural network. Detection Model-A is trained with data set obtained from homogeneous ground. And, detection Model-B is trained with data set obtained from homogeneous ground and heterogeneous ground. As a result, it is found that the detection Model-B which is trained including heterogeneous ground shows better performance than detection Model-A. It indicates the ground heterogeneity should be considered to increase the performance of automated detection model for GPR exploration.
In order to achieve effective corrosion monitoring of buried metal pipelines, a Novel nondestructive Testing (NDT) methodology using ultra-long (250 mm) Polymer Optical Fiber (POF) sensors coated with the Fe-C alloy film is proposed in this study. The theoretical principle is investigated to clarify the monitoring mechanism of this method, and the detailed fabrication process of this novel POF sensor is presented. To validate the feasibility of this novel POF sensor, exploratory research of the proposed method was performed using simulated corrosion tests. For simplicity, the geometric shape of the buried pipeline was simulated as a round hot-rolled plain steel bar. A thin nickel layer was applied as the inner plated layer, and the Fe-C alloy film was coated using an electroless plating technique to precisely control the thickness of the alloy film. In the end, systematic sensitivity analysis on corrosion severity was further performed with experimental studies on three sensors fabricated with different metal layer thicknesses of 25 ㎛, 30 ㎛ and 35 ㎛. The experimental observation demonstrated that the sensor coated with 25 ㎛ Fe-C alloy film presented the highest effectiveness with the corrosion sensitivity of 0.3364 mV/g at Δm = 9.32 × 10-4 g in Stage I and 0.0121 mV/g in Stage III. The research findings indicate that the detection accuracy of the novel POF sensor proposed in this study is satisfying. Moreover, the simple fabrication of the high-sensitivity sensor makes it cost-effective and suitable for the on-site corrosion monitoring of buried metal pipelines.
Kim, Jong-Sin;Jung, Kwan-Sue;Bae, Chul-Ho;Lee, Doo-jin
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.23
no.3
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pp.279-285
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2009
In this study, applied to the industrial water service, it is verified feasibility of break-even analysis method which has not been introduced in Korea. The On-san water pipeline of 7.1km among the Ul-san industrial water service is selected and the optimal replacement time calculated by break-even analysis method is year 2033 to 2044 which will be 53 to 67 years since the pipes were buried. If indirect cost such as the value of lost water and traffic disruption, service interruption, etc. is calculated as 30 and 100% of the direct cost, the financially optimum replacement time is advanced 3 to 9 years. These ways present rational criteria to establish long-term plan for budget and to execute the limited budget efficiently.
Kim, Jea-Hag;Ryu, Tae-Sang;Kim, Ju-Hawn;Ha, Sung-ryung
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.21
no.6
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pp.689-699
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2007
The accurate estimation of water pipe deterioration is indispensable to prevent pipe breakage and manage in advance. In this study, corrosion of water pipe is adopted, which is relatively underestimated although it takes most part of deteriorating pipeline. Predicting corrosion rate and corrosion depth of a pipe can make an increase the life span of the pipeline, which is laid under the ground according to characteristics of soil and water corrosion. For the purpose, mathematical models that can presume nominal depth through estimation of pit corrosion and corrosion rate is introduced. As comparison of results with conventional methods in other foreign countries, it is evaluated that the external corrosion depth is estimated less than the models, proposed by other researchers and the internal corrosion rate was processed faster than the external corrosion rate.
Soil resistivity has a relation with the corrosion of underground buried structures as a water pipeline, gas pipeline and power cable casing. And it's a main factor in the cathodic protection and earth design. This paper presents soil resistivity maps each depth through measuring the soil resistivity in Kwachon, Kyonggi province. Also examines the soil resistivity characteristics on a change of temperature, moisture content and ion content in the laboratory.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.26
no.2
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pp.91-96
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2014
An acoustical model for detecting the leak location in a buried gas pipeline has been developed. This model is divided into an experimental model for sound diagnosis, and a theoretical model for sound prediction, which is based on the transfer matrix method, representing the sound pressure and the volume velocity as state variables. The power spectrum is measured by attaching only one microphone to the closed end pipe. It has been shown that the response magnitude of acoustic pressure signals calculated by the acoustical model depends upon the thickness and diameter of a pinhole. The validity for the acoustical model has been verified through a comparison between the measured and calculated results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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