Η ανάλυση της συμπεριφοράς υπόγειων χαλύβδινων αγωγών σε διασταυρώσεις με ενεργά ρήγματα είναι ιδιαίτερα σημαντική, όχι μόνο λόγω της οικονομικής σημασίας που έχει η απρόσκοπτη λειτουργία των αγωγών ως έργα υποδομής, αλλά και λόγω των σημαντικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων που θα προκύψουν σε περίπτωση αστοχίας, όταν μάλιστα πρόκειται για αγωγούς μεταφοράς εύφλεκτων ή τοξικών – μολυσματικών ουσιών. Η μη-γραμμική συμπεριφορά του χάλυβα του αγωγού, η μη-γραμμική αλληλεπίδραση με το περιβάλλον υλικό επιχωμάτωσης, καθώς και φαινόμενα μεγάλων μετατοπίσεων δευτέρας τάξεως, καθιστούν αναγκαία την χρήση σύνθετων αριθμητικών μεθόδων ανάλυσης του προβλήματος. Εν όψει όμως των ιδιαίτερων απαιτήσεων (χρόνου, κόστους αλλά και εμπειρίας-εξειδίκευσης του Μελετητή) που προϋποθέτουν οι αναλύσεις αυτές, είναι εξίσου αναγκαία η ύπαρξη απλούστερων αναλυτικών μεθόδων οι οποίες να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προκαταρκτικό έλεγχο και σχεδιασμό του αγωγού.

Η εντατική ανάλυση υπόγειων χαλύβδινων αγωγών λόγω της διάρρηξης ενός ενεργού ρήγματος που τέμνει τη χάραξή τους, έχει αποτελέσει αντικείμενο εκτενούς έρευνας, ενώ έχουν προταθεί έως σήμερα μια σειρά από απλοποιημένες αναλυτικές μεθοδολογίες. Οι περισσότερες από τις εν λόγω αναλυτικές μεθοδολογίες, αφορούν ευθύγραμμους αγωγούς. Στην πράξη όμως, είναι εξίσου συνήθης η περίπτωση ύπαρξης μιας “γωνίας” στη χάραξη του αγωγού, εντός του τμήματος που επηρεάζεται από τη διάρρηξη του ρήγματος.

Έτσι, αντικείμενο της παρούσας Μεταπτυχιακής Εργασίας είναι η ανάπτυξη μίας απλοποιημένης μεθοδολογίας για την εντατική ανάλυση αγωγού με “γωνία” κατά τη διάρρηξη ενεργού κανονικού ρήγματος που τέμνει τη χάραξή του. Για αυτόν το σκοπό, πραγματοποιείται αρχικά αριθμητική διερεύνηση του προβλήματος, προκειμένου να κατανοηθούν οι μηχανισμοί που διέπουν τη συμπεριφορά του αγωγού σε αυτήν την περίπτωση. Τα κυριότερο συμπέρασμα που προκύπτει από την εν λόγω διερεύνηση, είναι ότι αναπτύσσονται σημαντικές παραμορφώσεις τόσο στην περιοχή του ρήγματος όσο και στην περιοχή της γωνίας. Επομένως, το προτεινόμενο μοντέλο σχεδιασμού αγωγού με “γωνία”, θα πρέπει να προβλέπει τα εντατικά μεγέθη και στις δύο προαναφερθείσες περιοχές. Όσο αφορά στην περιοχή της γωνίας, αξιολογείται αρχικά βάσει αριθμητικών αποτελεσμάτων, η υπάρχουσα μεθοδολογία των O’Rourke και Liu (1999), και εντοπίζονται τα μειονεκτήματα και οι περιορισμοί στο εύρος εφαρμογής της. Εν συνεχεία προτείνεται ένα αναλυτικό μοντέλο, το οποίο λαμβάνει υπόψη την ελαστοπλαστική συμπεριφορά του χάλυβα του αγωγού και των εδαφικών ελατηρίων. Από συγκρίσεις με αποτελέσματα αριθμητικών αναλύσεων, διαπιστώνεται πως η εν λόγω μεθοδολογία εκτιμά με ικανοποιητική ακρίβεια τις παραμορφώσεις για ελαστική συμπεριφορά του αγωγού, ενώ τις υπερεκτιμά μετά τη διαρροή του χάλυβα κατασκευής.

Όσο αφορά στα υπόλοιπα μεγέθη σχεδιασμού, το έντονα καμπυλωμένο μήκος στη περιοχή της γωνίας υποεκτιμάται συστηματικά, ενώ το μήκος σχετικής ολίσθησης αγωγού – εδάφους (“μη αγκυρωμένο μήκος”) υποεκτιμάται για μικρή απόσταση της γωνίας από το ίχνος του ρήγματος ή για μεγάλη επιβαλλόμενη εδαφική μετακίνηση. Επομένως το προτεινόμενο μοντέλο δεν προβλέπει με ακρίβεια το “μη αγκυρωμένο μήκος” και άρα τη μέγιστη αξονική δύναμη που αναπτύσσεται στη διασταύρωση αγωγού – ρήγματος, και για αυτό το λόγο δεν επεκτείνεται για τον υπολογισμό των μέγιστων παραμορφώσεων στην εν λόγω περιοχή.

 Έτσι, στην περιοχή του ρήγματος, οι αναπτυσσόμενες παραμορφώσεις εκτιμώνται μέσω μίας εμπειρικής διαδικασίας που βασίζεται στην επεξεργασία των αποτελεσμάτων παραμετρικών αριθμητικών αναλύσεων, και προϋποθέτει την εφαρμογή μίας υπάρχουσας μεθοδολογίας για ευθύγραμμους αγωγούς [π.χ. Γκεσούλη (2007)]. Η εν λόγω διαδικασία καταδεικνύει ικανοποιητική ακρίβεια έως και μεγέθη  παραμορφώσεως της τάξης του 1%, δηλαδή για το εύρος παραμορφώσεων που παρουσιάζει πρακτικό ενδιαφέρον για το σχεδιασμό. Το έντονα καμπυλωμένο μήκος στην περιοχή του ίχνους μπορεί  να υπολογιστεί μέσω της ανάλυσης του αντίστοιχου ευθύγραμμου αγωγού, αφού διαπιστώνεται πως δεν επηρεάζεται σημαντικά από την ύπαρξη της “γωνίας”.