Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 29, no. 2, July-December 2025.
DOI: 10.46842/ipn.cien.v29n2a07
Assessment of Forestry Machinery Mobile Loads on Buried Pipelines Using API RP 1102 and Empirical Soil–Tire Contact Pressure Models
Evaluación de cargas móviles de maquinaria forestal en tuberías enterradas utilizando API RP 1102 y modelos empíricos de presión de contacto suelo-neumático
Recibido 08/11/2025, aceptado 08-12-2025.
Abstract
This study applies the API RP 1102 (7th Edition) standard to assess the combined stresses on a buried API 5L X65 steel pipeline located in the Yumbo–Buenaventura section, subjected to heavy forestry machinery traffic. A refined load model was implemented by integrating Saarilahti’s (2002) theoretical contact-area approach (P/p ratio), Ala-Ilomäki et al. (2012) elliptical tire–soil contact patch representation, and Cambi et al. (2015) deflection and surface-roughness corrections, calibrated for tropical Andean clayey soils. This yields a mean ground pressure of 6.2 psi (42.7 kPa) and vertical stress at the pipe crown of < 3 kPa at 1.20–1.40 m cover depth. This integration provides a more realistic estimation of the effective ground pressure transmitted to the buried pipeline. Results show that combined effective stress reaches ~59% of the allowable limit (SMYS × F × E = 46 800 psi), remains within the allowable limits defined by API RP 1102, ensuring the mechanical integrity and stability of the system under mobile loads, confirming full compliance with API RP 1102. The methodology is manufacturer-agnostic and transferable across Latin America. Its integration of field-validated tire–soil models significantly improve analytical accuracy over traditional assumptions, strengthening API RP 1102 applicability in tropical forestry environments.
Resumen
Este estudio aplica la norma API RP 1102 (7ª ed.) para evaluar las tensiones combinadas en una tubería de acero API 5L X65 enterrada, ubicada en el tramo Yumbo–Buenaventura, sujeta a tráfico pesado de maquinaria forestal. Se implementó un modelo de carga refinado mediante la integración del enfoque teórico del área de contacto (ratio P/p) de Saarilahti (2002), la representación elíptica del parche de contacto neumático-suelo de Ala-Ilomäki et al. (2012) y las correcciones de deflexión y rugosidad superficial de Cambi et al. (2015), calibradas para suelos arcillosos de los Andes tropicales. Esto produce una presión media sobre el suelo de 6,2 psi (42,7 kPa) y una tensión vertical en la corona de la tubería de < 3 kPa a una profundidad de cobertura de 1,20–1,40 m. Esta integración proporciona una estimación más realista de la presión efectiva sobre el suelo transmitida a la tubería enterrada. Los resultados muestran que la tensión efectiva combinada alcanza ~59% del límite permisible (SMYS × F × E = 46 800 psi) y se mantiene dentro de los límites permisibles definidos por API RP 1102, lo que garantiza la integridad mecánica y la estabilidad del sistema bajo cargas móviles, confirmando así su total cumplimiento con la norma. La metodología es independiente del fabricante y transferible en toda Latinoamérica. Su integración de modelos de neumático-suelo validados en campo mejora significativamente la precisión analítica con respecto a los supuestos tradicionales, lo que refuerza la aplicabilidad de API RP 1102 en entornos forestales tropicales.
Index terms: API RP 1102, pipeline integrity, forestry operations,
soil–tire contact, buried pipeline, combined stress.
Palabras clave: API RP 1102, integridad de tuberías, operaciones
forestales, contacto suelo-neumático, tuberías enterradas, tensión combinada.
ISO 690 reference:
Betancur Ríos, Juan David;
Rojas Cataño, Nora Yamile,
2025,
Assessment of Forestry Machinery Mobile Loads on Buried Pipelines
Using API RP 1102 and Empirical Soil–Tire Contact Pressure Models,
Científica, vol. 29, no. 2,
ISSN 2594-2921, e290207,
DOI: 10.46842/ipn.cien.v29n2a07
