بررسی رفتاردینامیکی لوله های مدفون خم دار افقی به روش عددی و آزمایشگاهی تحت اثر گسل امتدادلغز

با توجه به اهمیت زیاد خطوط لوله‌های مدفون حامل انرژی در شبکه شریان‌های حیاتی،بررسی رفتار اینگونه سازه‌ها در برابر تحریکات دینامیکی ناشی از حرکت شدید زمین لازم می‌باشد. در این مقاله رفتار لرزه‌ای بخشی از یک لوله مدفون با خم افقی تحت اثر رکورد زلزله بم به صورت آزمایشگاهی و مدلسازی عددی با نرم افزار ABAQUS مورد مطالعه قرار گرفته است. لوله با استفاده از المان سه بعدی چهار گره‌ای پوسته‌ای (Shell) و خاک با خواص الاستو پلاستیک مدلسازی شده است. در پی تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی با اعمال رکورد زمین لرزه بم، مطالعات پارامتریک گسترده‌ای با توجه به قطر وضخامت‌های مختلف لوله فولادی انجام و مقادیر کرنش محوری و پلاستیک لوله خم‌دار افقی در محل نصب کرنش‌سنج‌ها با نتایج عددی در طول لوله مقایسه شده‌اند. همچنین فاصله تشکیل مفصل پلاستیک در لوله‌ها تا امتداد خط گسل نسبت به پارامترهای قطر و ضخامت بررسی و رابطه‌ ریاضی برای تعیین محل مفصل پلاستیک ارائه گردیده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی نشان می‌دهند غالبا در لوله‌های مدفون با خم افقی، بیشترین میزان کرنش محوری، کرنش پلاستیک و تنش در لوله، در گوه ثابت خاک و در نزدیکی محل گسل رخ می‌دهد. در لوله خم‌دار افقی با افزایش نسبت قطر به ضخامت(D/t)، فاصله تشکیل محل مفصل پلاستیک از محل گسل دورتر و نسبت کرنش محوری لوله فولادی به کرنش برشی خاک (p/se)،کمتر می‌شود. مقدارکرنش های برشی در خاک با افزایش نسبت D/t لوله کاهش ولی وسعت توزیع آنها در قسمت میانی لوله و در محل تلاقی با گسل افزایش می یابد.با توجه به تحلیل نیروها و کرنش‌های حاصل از آزمایشات و مدل های عددی مشخص می-گردد مکانیسم خرابی لوله های مورد مطالعه به سبب کرنش محوری در لوله ها می باشد. تغییرشکل‌های طولیبوجود آمده در مدل‌ها به صورت S شکل و با افزایش نسبتD/t،کاهش می‌یابد