بررسی اندرکنش لوله های مدفون فولادی و خاک تحت بار دینامیکی

شبکه لوله های مدفون مولفه ی مهمی از سیستم خطوط حیاتی هر منطقه هستند، که عملکرد مناسب آنها برای زندگی روزمره افراد و فعالیتهای صنعتی ضروری میباشد. خسارات وارده به لوله های مدفون در زمان وقوع زلزله، که اثر سوء و زیانبار روی خدمات رفاهی عمومی دارد، سبب تحقیقات گسترده ای به منظور شناخت و تحلیل لرزه ای این سازه ها شده است. یکی از عوامل بسیار مهم در رفتار این لوله ها در زمان زلزله، نحوه اندرکنش آنها با خاک میباشد، که این عامل میتواند پاسخ سازه ای لوله را نسبت به بارهای وارده به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار دهد. در روشهای متداول تحلیل و طراحی سازه ها بطور اعم و در مورد لوله های مدفون بطور اخص، به دلیل پیچیدگی موضوع از اندرکنش صرف نظر میگردد که این امر میتواند باعث رفتاری متفاوت از آنچه تحلیل لوله در پاسخ آن به بارهای وارده، پیشبینی کرده شود و این امر عموما سبب بروز صدمه یا خرابی آن شده و موجب خسارتهای جانی و مالی می-گردد. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر پارامترهای مختلف شامل نوع خاک پیرامون لوله، عمق دفن و ضخامت لوله بر رفتار دینامیکی لوله های مدفون و اندرکنش آنها با خاک میباشد. برای نیل به این منظور از روش عددی اجزاء محدود و نرمافزار ABAQUS استفاده و مقادیر حداکثر تغییرشکلهای تاج لوله در دو حالت وجود و عدم وجود فشار گاز داخل لوله مقایسه شد. همچنین تاثیر بارگذاریهای مختلف دینامیکی شامل بارگذاری سیکلی با توجه به اطلاعات آزمایشگاهی و بارگذاری لرزه ای نیز بررسی شد. نتایج مدلسازی سه بعدی نشان داد که تغییرشکل حداکثر لوله با نسبت قطر به ضخامت لوله بصورتی معکوس وابسته است و این تغییرشکل با افزایش عمق دفن کاهش مییابد. افزایش عمق دفن لوله اثر کاهنده روی تغییرشکلهای حداکثر تاج لوله دارد. تحلیل عددی همچنین نشان داد که با افزایش سختی و یا تراکم خاک، تغییرشکلهای حداکثر تاج لوله کاهش مییابد و وجود فشار داخلی گاز تاثیر چندانی روی تغییرشکل تاج لوله ندارد.

Keywords:

اندرکنش خاک و لوله , بارگذاری دینامیکی , لوله مدفون , المان محدود