تحلیل رفتار دینامیکی لوله های فولادی مدفون در خاک در ناحیه خم تحت اثر انتشار موج

معرفی سیستم های خط لوله به عنوان شریان های حیاتی بیانگر اهمیت عملکرد آنها در حفظ ایمنی و سلامت عموم می باشد. اگر تأسیــساتی در یـک زلزله صـدمه ببیـند، نه تـنها بیـم تلف شدن خدمـات و محصولات می رود، بلکه احتمال اینـکه چنین صـدمه ای برای کارکنان آن تأسـیسات، محیـط زیست و عـامه مردم مستقیما خطر آفرین باشد نیز هست. یک سیستم خط لوله به علت گستردگی و گذر از یک ناحیه جغرافیایی وسیع، ممکن است با خطرات لرزه ای مختلف و شرایط گوناگون خاک، مواجه شود لذا بررسی آن ها تحت عوامل ناشی از زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار است. انتشار امواج و برخورد آن ها با لوله های مدفون از جمله عواملی است که در هنگام وقوع زلزله لوله ها را تهدید می کند، موضوعی که در این تحقیق به آن پرداخته می شود. برای این منظور از دو مدل تیر و پوسته برای شبیه سازی رفتار لوله و از المان های واسط برای مدل سازی خاک اطراف لوله استفاده شده است. المان های واسط به جای فنر بکار برده شده اند چراکه در مقایسه با فنر ها قابلیت شبیه سازی رفتار دقیقتر خاک با خاصیت سخت شوندگی تحت بارگذاری سیکلی را دارا می باشند. همچنین سعی شده از یک شرایط مرزی در انتهای لوله ها استفاده شود که طول بی نهایت لوله ها را شبیه سازی نماید. تاثیر زاویه انتشار موج در صفحات قائم و افق روی پاسخ لوله در خم که موجب تاخیر فاز در ارتعاش لوله ها می شود از جمله موارد بررسی شده در این تحقیق بشمار می رود. زاویه خم از جمله پارامتر های مهم در پاسخ لوله ی مدفون می باشد و خم هایی با زاویه ای در بازه 5/112 تا 5/157 معمولا کرنش های بیشتری را تجربه می کنند. انتشار موج با زاویه صفر درجه در صفحه قائم و موازی با یکی از شاخه های خم در صفحه افق، بیشترین تاثیر را روی پاسخ لوله ها داشته و دیگر اینکه ضخامت لوله و عمق مدفون از دیگر پارامتر های تاثیر گذار روی پاسخ لوله در زانویی می باشند که البته متناسب با جنس خاک مقدار تاثیر آن ها کم و زیاد می شود. لوله ها در خاک های سفت دارای لغزش کمتر و کرنش های محوری بیشتری می باشند. سطح پاسخ در مدل سازی لوله با المان پوسته در مقایسه با مدل تیری تفاوت چندانی ندارد وفقط در مشاهده تغییرات سطح مقطع مدل پوسته ارجحیت دارد. در انتها لازم به ذکر است که ماکزیمم مقدار کرنش ها در لوله های مدفون در اثر انتشار موج منجر به تغییر شکل های پلاستیک و نهایتا کمانش های موضعی می شود که نشان از فاصله زیاد سطح کرنش ها تا حد گسیختگی دارد.