بررسی تاثیر بارهای وارده و بافت پیرامونی بر لوله فولادی در شبکه آب شهری با مدل اجزاء محدود Ansys

بروز مشکلات ناشی از تاثیر نیروهای داخلی و خارجی وارده بر لوله‌ها در شریان‌های اصلی انتقال و توزیع آب شرب شهری، سالانه خسارات زیادی را به شرکت‌های آب و فاضلاب کشور وارد می‌سازد. بنابراین تجزیه و تحلیل نیروهای وارده از اهمیت بالائی برخوردار است. در استقرار لوله در ترانشه، مصالح و بافت پیرامونی لوله در اثر اعمال بار تمایل به فرونشست داشته و نشست مجرا روی بستر خود سبب می‌شود تا ستون خاک واقع در ترانشه و بالای مجرا، نسبت به خاک‌های دست نخورده جناحین به سمت پایین حرکت نماید. در بسیاری از طراحی‌های خطوط لوله آب‌بر، پدیده مذکور و مدل‌سازی آن مورد بررسی قرار نمی‌گیرد. لذا با هدف رفع این نقیصه، طرح مطالعاتی حاضر ارائه گردید. برای ارزیابی مدل مطالعاتی مذکور، اطلاعات خط لوله فولادی انعطاف پذیر با قطر بزرگ از شرکت آبفای مشهد اخذ و با فشار داخلی شبکه برابر پنج اتمسفر در نرم‌افزار اجزاء محدود انسیس مدل‌سازی شد. در جهت اطمینان بیشتر و برای انتخاب المان صحیح، دو المان Plane 42 و Plane 82 در محیط انسیس مدنظر قرار گرفت. نتایج خروجی مدل، میانگین نشست حدود 5/8 میلیمتری را در لوله و نیز نشست 5 سانتیمتری را در آسفالت سطح گزارش کرد. مقدار نشست در المان Plane 42 در حدود 6/0 میلیمتر کمتر بدست آمد. فرآیند نشست در هر دو المان مشابه بود که با فرضیات حاکم بر محیط مسئله تطابق داشت. مشخص شد که المان Plane 82 بعلت اعمال کلیه خواص میرایی و تغییرحجمی خاک، از کارآیی بیشتری نسبت به المان دیگر در تعیین رفتار و تغییرشکل بستر اطراف لوله برخوردار بوده و از سویی لوله‌های انعطاف‌پذیر توانایی تحمل تغییر شکل و جلوگیری از ایجاد تمرکز تنش را نسبت به مجاری صلب بیشتر دارند.