مدل سازی اثر بارگذاری زمین لرزه و نیروهای خارجی بر خطوط لوله

این پژوهش به مدل سازی اثر بارگذاری های زمین لرزه و نیروهای خارجی بر خطوط لوله با استفاده از روش اجزای محدود پرداخته است. مشخصات لوله شامل قطر خارجی ۵۰۰ میلی متر، ضخامت جداره ۱۲ میلی متر، طول ۱۰۰۰ متر، ضریب پواسون ۰.۳ و مقاومت تسلیم ۲۵۰ مگاپاسکال بوده و خاک اطراف لوله از نوع ماسه متراکم با مدول الاستیسیته ۳۰×۱۰۳ کیلوپاسکال، چگالی ۱.۸ تن بر متر مکعب، ضریب میرایی ۰.۰۵ و زاویه اصطکاک داخلی ۳۵ درجه در نظر گرفته شد. بارگذاری ها شامل شتاب زمین لرزه ۰.۳g، فشار داخلی سیال ۵ مگاپاسکال، وزن خاک پوششی ۱۸ کیلوپاسکال، نیروهای سطحی ۱۰ کیلوپاسکال و تغییر دمای ۳۰ درجه سانتی گراد بود. نتایج شبیه سازی نشان داد که بیشینه جابجایی افقی لوله ۲۵ میلی متر و بیشینه جابجایی عمودی ۱۸ میلی متر رخ داده است. بیشینه تنش خمشی ۱۲۰ مگاپاسکال، تنش کششی ۹۵ مگاپاسکال و تنش پیچشی ۴۰ مگاپاسکال گزارش شد. تحلیل حساسیت نشان داد که افزایش عمق دفن و مدول خاک موجب کاهش جابجایی ها و تغییر توزیع تنش ها شده و فشار داخلی سیال و شتاب زمین لرزه تاثیر قابل توجهی بر تنش های کششی و خمشی دارد. این نتایج تاکید می کنند که برای طراحی مقاوم و ایمن خطوط لوله، لازم است تحلیل های دینامیکی غیرخطی و مدل سازی تعامل خاک–لوله در نظر گرفته شود. یافته ها می توانند به مهندسین طراحی و مدیران پروژه در بهینه سازی هندسه، جنس لوله و شرایط محیطی کمک کرده و خطر خرابی و نشت خطوط لوله را کاهش دهند.

Keywords:

خطوط لوله , بارگذاری زمین لرزه , نیروهای خارجی , شبیه سازی عددی