Les principaux objectifs d'amélioration des performances sismiques des pipelines d'approvisionnement en eau sont deux: l'une consiste à assurer la capacité de transmission de l'eau, pour empêcher une grande zone de perte de pression d'eau, afin de pouvoir fournir de l'eau pour tirer et des installations critiques en cas d'urgence; La seconde consiste à minimiser les dommages du pipeline pour faciliter une réparation rapide. En d'autres termes, face à des catastrophes sismiques, un système d'approvisionnement en eau devrait avoir une adaptabilité plus élevée.
La prévention des cassures principales de l'eau est essentielle pour maintenir le fonctionnement normal du système d'approvisionnement en eau. Le système de tuyauterie PE4710 (équivalent à PE100) a la plus faible probabilité de rupture et de fuite de tout tuyau d'eau, aidant à atteindre tous les objectifs ci-dessus.
La propagation des vagues et la déformation permanente du sol sont les principales causes des dommages au pipeline enterrés. En raison de l'existence d'une force axiale et d'une contrainte de flexion, le mouvement du sol entraîne des souches axiales et de flexion dans le pipeline. Les matériaux à forte rigidité (stress élevé admissible) ont généralement une capacité limitée à se déformer. Les matériaux ductiles représentés par le polyéthylène (PE) (stress à faible autorisation) ont une bonne capacité de déformation et de la ténacité.
La capacité sismique du système de pipeline se reflète par son adaptabilité à la déformation de surface. Les tremblements sismiques ou la propagation des ondes sismiques peuvent provoquer une tension suffisamment du sol pour endommager même les tuyaux les plus vulnérables. La fissuration de la faille, les glissements de terrain, le changement de sol dans la boue et la colonie qui en résulte et / ou la propagation latérale, l'affaissement du sol et le soulèvement peuvent provoquer une plus grande tension au sol, entraînant des dommages à de grandes zones de pipelines enterrés. Le tableau B-1 répertorie les données de déformation au sol observées dans le monde en raison de la déformation permanente du sol.
Tableau B-1 Souche à la terre observée en raison de la déformation du sol permanente
La plage requise de déformation du sol pour les pipelines se situe entre 0,05% et 4,5%. Dans un rapport de 2008 de l'American Electric Power Research Institute, les mesures de capacité de contrainte du matériau PE4710 ont été données. À 50 ° F (10 ° C), la déformation moyenne de la traction du tuyau PE4710 est de 9,9%, tandis que la déformation de traction ultime moyenne est de 206%. Le tuyau en polyéthylène se déplacera en réponse au mouvement du sol, plutôt que de résister aux charges qui pourraient provoquer la rupture des tuyaux rigides ou cassants. Dans la plupart des événements sismiques, le tuyau de polyéthylène à haute densité soudé (soudé) à haute densité (HDPE) se pliera, mais ne se séparera pas ou ne séparera pas (connexion non sécheuse), conservant ainsi une alimentation en eau normale. Il convient de noter que toutes les connexions des tuyaux PE avec d'autres structures, des installations et des composants auxiliaires peuvent être soumis à des charges différentielles plus élevées. La connexion de ces pièces doit être soigneusement planifiée et conçue pour réduire le risque de rupture.
La déformation du rendement en traction du tuyau PE4710 est d'environ le double de celle de la déformation du sol causée par la magnitude maximale observée, et la déformation ultime de PE4710 est plus de 40 fois celle de la déformation au sol de pic. Les performances obtenues par calcul théorique sont cohérentes avec l'utilisation d'un pipeline de polyéthylène en tremblement de terre. La ligne d'alimentation en eau HDPE soudée s'est bien comportée dans le tremblement de terre. Le tableau B-2 donne des observations partielles des tremblements de terre passés au Japon (Omuro et Himono, 2018).
Tableau B-2 Données observées lors des tremblements de terre passés au Japon
Les performances sismiques des pipelines doivent être évaluées, notamment la ténacité, la capacité de déformation axiale, le rayon de flexion autorisé, la résistance aux articles, la stabilité et l'état du pipeline existant. Un grand nombre d'expérience sismique montre que l'alimentation en eau du HDPE alimente les pipelines principales conformément aux normes de la série ASTM Pipe peut maintenir un fonctionnement normal dans la plupart des conditions de charge sismique. Lorsque les exigences de performance sismique du tuyau principal de l'alimentation en eau sont élevées, l'utilisation de tuyaux HDPE soudés doit être pris en compte, car les performances sismiques des tuyaux HDPE sont plus fiables, et ils peuvent s'adapter aux différentes souches du sol générées par les tremblements de terre et maintenir un fonctionnement normal.
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