مدلسازی لرزه ای لوله های مدفون فاضلاب شهری در مناطق با لرزه خیزی بالا

نوع محتوی: طرح پژوهشی
Language: Persian
Document ID: R-1987161
Publish: 26 May 2024
View: 56
Pages: 115
Publish Year: 1396

This Research With 115 Page And PDF Format Ready To Download

  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Research:

Abstract:

امروزه با توجه به زندگی شهری و توسعه ی روز افزون زیر ساخت های شهری از جمله لوله های مدفون انتقال آب، گاز ، نفت و فاضلاب های درون شهری از اهمیت ویژه ای برخوردارند . در هنگام وقوع زلزله با صدمه دیدن خطوط لوله ها در مقیاس بالا خسارت های مالی و همچنین موجب قطع شدن خدمات و بروز مشکلات زیست محیطی به جهت نشت پیدا کردن محتویات درون لوله ها در زمین و سطح شهر می گردد، از این رو پژوهشگران و محققین ،تحقیقاتی را برای در نظر گرفتن اثر های ناشی از زلزله بر خطوط لوله های مدفون در ابعاد مختلف انجام داده اند. در ابتدا و در گذشته روش هایی برای بررسی خط لوله مورد استفاده قرار می گرفت که جابه جایی ها و تغییر مکان های لوله را به صورت نه چندان دقیق اندازه گیری می کرد و بر اساس آن راهکارهایی را ارائه می دادند. اما بعدها به دلیل دقیق نبودن روش ها و همچنین در نظر نگرفتن پارامترهای مهمی همچون قطر لوله، عمق دفن لوله، نوع خاک و زاویه ی قرارگیری لوله در خاک و پارامترهای دیگر و نیز مشخصات زلزله روش های دقیق تری به وجود آمدند. در این تحقیق مقطع لوله فولادی با در نظر گرفتن وجود کرنش های سطحی و خمشی در لوله و همچنین بررسی پارامترهایی همچون جنس خاک اطراف لوله، نسبت قطر به ضخامت لوله، جنس لوله و دیگر ویژگی های مهمی که لوله مدفون از منطقه گسل (امتداد لغز) عبور می کند در نظر گرفته شده است به همین منظور لوله مدفون فاضلاب بدون در نظر گرفتن سیال درون آن توسط نرم افزار المان محدود آباکوس مدل سازی شده است و نتایج مربوط به عبور خط لوله از محل گسل ها با در نظر گرفتن پارامتر های مورد بررسی با نمونه مشابه آزمایشگاهی مقایسه گشته است. در این بررسی ها مشخص شد نوع خاک و زاویه عبوری لوله از روی بستر گسل، رابطه مستقیمی با خرابی لوله ها دارد به طوری که با تغییر جنس خاک اطراف لوله مقدار بیشینه کرنش محوری ایجاد شده در بدنه لوله مدفون می تواند تا ۲۰ برابر تغییر کند وهر چه قدر خاک درشت دانه تر (دانه ای) باشد، درگیری کمتری با خط لوله ایجاد می کند و لوله فضایی برای جابه جایی نسبی دارد و با بررسی زاویای ۴۵ و ۶۰ و ۷۵ و ۹۰ درجه عبوری خط لوله از گسل مشخص شد که در زاویه ۹۰ درجه تاثیر کرنش محوری حداقل هست، در واقع هر چه زاویه عبوری لوله از گسل به قائمه نزدیک تر باشد کمانش موضعی کمتری اتفاق می افتد.

فهرست مطالب Research

چکیده . . . . . ۱

فصل اول:

کلیات تحقیق

۱ ۱ مقدمه . . . . - . ۳

۲ ۱ اهمیت و ضرورت انجام تحقیق . . . - ۴

۳ ۱ اهداف تحقیق. - ۶

۴ ۱ روش تحقیق . . . . - . ۸

۵ ۱ پارامتر متغیر - ۸

۶ ۱ پارامتر هدف - ۸

۷ ۱ آیین نامه. - ۹

۸ ۱ معرفی نمونه فیزیکی واقعی - ۹

۹ ۱ ساختار پایان نامه - ۹

فصل دوم:

مروری بر ادبیات تحقیق و پیشینه تحقیق

۱ ۲ مقدمه . . . . - ۱۲

۲ ۲ پیشینه تحقیق . . . . - ۱۲

۱ ۲ ۲ مطالعات آزمایشگاهی . . . - ۱۲

د

۲--۲--۲ مطالعات عددی . . . . - . ۱۶

۳--۲--۲ مطالعات تحلیلی . . . . - ۲۲

۳--۲ اندرکنش سیستم لوله خاک . . . - - . ۲۷

۴--۲ انواع خرابی های ایجاد شده در لوله های مدفون تحت عبور از گسل . - ۲۸

۵--۲ عملکرد لوله های مدفون در طول زلزله های گذشته . . - . ۲۹

۶--۲ معرفی انواع لوله های مدفون و گسل ها . . . - ۳۲

۷--۲ انواع لوله های مدفون . . . - . ۳۲

۱--۷--۲ از نظر جنس . . . . - ۳۲

۲--۷--۲ از نظر رفتار مصالح . . . - ۳۳

۳--۷--۲ عوامل ایجاد خرابی در لوله های مدفون ناشی از زلزله . . - ۳۵

۴--۷--۲ حرکت امواج گذرای زمین ) - (TGD ۳۵

۷--۵--۲ جابه جایی ماندگار زمین - (PGD) . ۳۵

فصل سوم:

روش شناسی تحقیق

۱--۳ مقدمه . . . . - . ۳۸

۲--۳ انواع گسل ها . . . . - ۳۸

۳--۳ شبیه سازی لوله های مدفون تحت حرکت گسل ها . . - ۴۰

۴--۳ مبانی روش های تحلیلی . . . - ۴۴

ذ

۱--۴--۳ روش کندی . . . . - . ۴۵

۲--۴--۳ روش کارامیترس. . . - ۴۷

۵--۳ روش المان محدود. - ۵۳

۶--۳ تشریح روش تحلیل دینامیکی صحیح و روش ضمنی - ۵۳

۷--۳ تعریف حد پایداری یا گام زمانی موثر. - ۵۵

۸--۳ مبانی روابط - ASCE . ۵۷

۱--۸--۳ سختی فنرهای غیر خطی خاک - ۵۷

۲--۸--۳ فنرهای محوری خاک - ۵۷

۳--۸--۳ فنرهای جانبی خاک. - ۵۸

۴--۸--۳ فنرهای قائم خاک در حرکت به سمت بالا - ۵۹

۵--۸--۳ فنرهای قائم خاک در حرکت به سمت پایین. - ۶۰

فصل چهارم:

تجزیه و تحلیل داه ها )یافته ها(

۱--۴ مقدمه . . . . - . ۶۲

۲--۴ مدل آزمایشگاهی . . . . - ۶۲

۱--۲--۴ مشخصات فیزیکی مدل آزمایشگاهی . . . - ۶۲

۲--۲--۴ مشخصات مصالح . . . . - ۶۶

۳--۴ مدل سازی عددی مدل آزمایشگاهی . . . - ۶۷

ر

۱--۳--۴ دلیل انتخاب نرم افزار آباکوس . . . - ۶۷

۲--۳--۴ عملکرد نرم افزار . . . . - . ۶۷

۳--۳--۴ روش تحلیل. . . . . - . ۶۸

۴--۳--۴ شرایط مرزی . . . . - . ۶۹

۵--۳--۴ مدل های رفتاری . . . . - . ۷۰

۶--۳--۴ نوع المان . . . . - ۷۰

۷--۳--۴ مش بندی . . . . - . ۷۰

۸--۳--۴ اندرکنش بین خاک ولوله . . . - ۷۳

۹--۳--۴ مقایسه نتایج مدلسازی عددی - ۷۴

۴--۴ مطالعات پارامتری . . . . - . ۷۴

۱--۴--۴ تعیین پارامتر مورد بررسی . . . - . ۷۷

۲--۴--۴ پارامترهای مورد بررسی در این تحقیق . . . - . ۷۸

۳--۴--۴ نسبت بی بعد قطر به ضخامت لوله . . . - . ۸۰

۴--۴--۴ جنس خاک اطراف لوله . . . - . ۸۴

۵--۴--۴ زاویه عبور لوله از گسل . . . - ۸۶

۶--۴--۴ جنس لوله. - ۹۴

فصل پنجم:

بحث و نتیجه گیری

۱--۵ مقدمه . . . . . - . ۹۵

ز

۲--۵ نتیجه گیری . - ۹۵

۳--۵ پیشنهادها . . . . - ۹۷

منابع و مآخذ

فهرست منابع فارسی. ۱۰۱

فهرست منابع غیر فارسی. ۱۰۱

س

فهرست جداول:

جدول ۳ - ۱ محاسبه ضرایب ظرفیت باربری خاک. - ۵۸

جدول ۴ - ۱ قوانین مقیاس کردن برای آزمایش های گریز از مرکز - ۶۴

جدول ۴ - ۲ ابعاد هندسی مدل واقعی و مدل آزمایشگاهی - ۶۴

جدول ۴ - ۳ مشخصات مکانیکی خاک در مدل آزمایشگاهی - ۶۵

جدول ۴ - ۴ مشخصات مکانیکی خاک های مورد استفاده در این پژوهش. - ۷۹

جدول ۴ - ۵ مشخصات مکانیکی فولادهای ساختمانی. - ۹۰

ش

فهرست شکل ها:

شکل ۲ - ۱ کمانش موضعی ایجاد شده در بدنه لوله بر اثر عبور ازگسل در زلزله سان فرناندو - ۳۰

شکل ۲ - ۲ خسارات ناشی از گسلش در زلزله منجیل. - ۳۱

شکل ۳ - ۱ عبور لوله مدفون از گسل. - ۳۹

شکل ۳ - ۲ آزمایش های انجام شده در دانشگاه کرنل - ۴۰

شکل ۳ - ۳ مشخصات لوله مورد استفاده در آزمایش جان هی و همکاران - ۴۱

شکل ۳ - ۴ مدل آزمایشی جان هی کیم - ۴۲

شکل ۳ - ۵ لوله تغییر شکل یافته در آزمایش جان هی کیم و همکاران - ۴۳

شکل ۳ - ۶ مدل ساخته شده توسط توهاتا و همکاران - ۴۳

شکل ۳ - ۷ مدل آزمایش توهاتا و همکاران - ۴۴

شکل ۳ - ۸ فرضیات روش تحلیلی کارامیترس. - ۴۷

شکل ۴ - ۱ .ظرف توده خاک در آزمایش. - ۶۲

شکل ۴ - ۲ کرنش سنج های کار گذاشته شده روی بدنه لوله - ۶۲

شکل ۴ - ۳ پلان ظرف آزمایش - ۶۳

شکل ۴ - ۴ آزمایش ابدون و همکاران - ۶۳

شکل ۴ - ۵ توده خاک در مدل عددی - ۶۷

شکل ۴ - ۶ مش بندی مورد استفاده در مدل اول - ۶۹

شکل ۴ - ۷ مش بندی مدل مورد استفاده در این مطالعه - ۶۹

ص

شکل ۴ - ۸ مش بندی توده خاک و لوله با مش ریز. - ۷۰

شکل ۴ - ۹ مش بندی مدل عددی با زاویه عبور لوله از گسل - ۵ / ۶۳ درجه ۷۱

شکل ۴ - ۱۰ جابه جایی وتنش ایجاد شده در مدل عددی بعد از اعمال گسلش - ۷۲

شکل ۴ - ۱۱ کرنش ایجاد شده در لوله با زاویه عبور - ۸۵ درجه از ناحیه گسلش. ۷۴

شکل ۴ - ۱۲ کرنش ایجاد شده در لوله با زاویه عبور - ۶۳.۵ درجه از ناحیه گسلش. ۷۵

شکل ۴ - ۱۳ توده خاک و لوله مدفون در آن. - ۷۶

شکل ۴ - ۱۴ مدل شماره یک بعد از اعمال گسلش - ۷۸

شکل ۴ - ۱۵ مقدار کرنش ایجاد شده در بدنه لوله های با عمق دفن متفاوت - ۸۰

شکل ۴ - ۱۶ مقادیر کرنش ایجاد شده در بدنه لوله در طول لوله. - ۸۲

شکل ۴ - ۱۷ بیشینه کرنش ایجاد شده در لوله با ضخامت های مختلف. - ۸۴

شکل ۴ - ۱۸ کرنش ایجاد شده در بدنه لوله در خاک های مختلف - ۸۵

شکل ۴ - ۱۹ بیشینه کرنش درون صفحه ای ایجاد شده در لوله های مدفون در خاکهای مختلف. - ۸۶

شکل ۴ - ۲۰ پلان توده خاک اطراف لوله با زاویه عبوری - ۴۵ درجه نسبت به گسل ۸۷

شکل ۴ - ۲۱ کرنش محوری و خمشی ایجاد شده در بدنه لولهای با زوایای عبوری متفاوت ازگسل. - ۸۷

شکل ۴ - ۲۲ کمانش موضعی ایجاد شده در بدنه لوله ها با زاویه عبور مختلف از گسل. - ۸__

نمایش کامل متن

Authors

محمد احسان مبینی

کارشناسی ارشد مهندسی عمران – زلزله