مقایسه روشهای جرم افزوده و آکوستیک در پیش بینی دهانه آزاد خطوط لوله فراساحل در هنگام زلزله

خطوط لوله فراساحل معمولا به صورت غیر­مدفون اجرا می­شوند. دهانه­های آزاد آنها ممکن است از ابتدا به علت ناهمواری بستر وجود داشته باشند و یا بعدا در اثر آبشستگی در زیر لوله ایجاد گردند. این دهانه های آزاد نقاط ضعفی برای لوله محسوب خواهند شد که ممکن است تحت نوسانات ناشی از تشکیل گردابه قرار گیرند یا واکنش­های نامطلوبی به تحریک های شدید بستر نشان دهند. در این مقاله میزان دقت روش متداول و ساده شده جرم افزوده در مقایسه با روش دقیق تری برای مدلسازی اندرکنش آب و لوله مورد ارزیابی قرار گرفته است. در روش اخیر سیال اطراف لوله به وسیله محیط آکوستیک و به روش اجزای محدود مدلسازی شده است. هر دو نوع تحریک دینامیکی نامنظم و هارمونیک زلزله بررسی شده اند. همچنین اثر اندرکنش خاک و لوله در مرزهای دهانه آزاد در تعدادی از تحریک ها در نظر قرار گرفته است. صحت سنجی مدل های عددی ازطریق مقابله مشخصه های دینامیکی آنها با برخی روابط تحلیلی-تجربی موجود انجام پذیرفته است. تحلیلهای انجام شده حاکی از آن است که روش جرم اضافه عموما نتایج محافظه­کارانه تری را نسبت به مدل آکوستیک ارائه کرده است. تحت تحریک های هارمونیک میزان انحراف مشاهده شده دو روش در پیش بینی حداکثر کرنش طولی لوله به حدود ۶۰ درصد بالغ شده است. در تحریک زلزله حداکثر انحراف مشاهده شده حدود ۱۵ درصد بوده است. تفاوت دو روش با کاهش طول دهانه، افزایش یافته و در تحریک قائم بیشتر از تحریک افقی بوده است.

Keywords:

Offshore Pipelines , Free Spanning , Earthquake , Water-Pipe Interaction , Finite Element , Acoustic , Added Mass , دهانه آزاد , خطوط لوله فراساحل , زلزله , اندرکنش آب و لوله , اجزاء محدود , آکوستیک , جرم افزوده