بررسي روش‌هاي مختلف مدل‌سازي براي پاسخ خطوط لوله‌هاي فولادي مدفون در عبور از گسل

Investigating different modeling methods for the response of buried steel pipelines in crossing a fault

در اين تحقيق، پاسخ خطوط لوله فولادي مدفون را ابتدا در عبور از گسل تكتونيكي امتداد لغز بررسي مي‌كنيم. گسلي كه به‌طور معمول در راستاي خطوط لوله است و در راستا افقي حركت مي‌كند، باعث فشار و تغيير شكل در لوله مي‌شود. روش‌هاي مختلف مدل‌سازي لوله و خاك بيان مي‌شود و پس از ارائه هر‌كدام نتايج برگرفته از آنها مقايسه مي‌شوند. هم‌چنين مدل‌هاي پيشنهاد‌شده براي بررسي رفتار لوله‌هاي در معرض گسل‌هاي معكوس نيز ارائه و بررسي مي‌گردند كه در آن مدل المان محدود ساده كه از المان‌هاي ميله براي لوله و فنر غير‌خطي مجزا براي خاك استفاده مي‌كند، پيشنهاد شد. اثرات مختلف پارامترهاي خاك و لوله روي پاسخ سازه لوله، به‌صورت خاص با تأكيد بر شناسايي شكست لوله (چين‌خوردگي ديواره لوله، كمانش موضعي لوله يا پارگي). اثر مقاومت برشي خاك، سختي خاك، جابجايي افقي گسل، پهناي منطقه لغزش گسل، عمق دفن لوله بررسي شده است. علاوه‌بر اين، تأثير فشار داخلي روي پاسخ سازه امتحان شده است. نتايج پژوهش حاضر به تعيين جابجايي گسل در مرحله شكست لوله در مدل‌هاي مختلف ارائه‌شده از تحقيقات مختلف نايل شد و مي‌تواند در اهداف طراحي خطوط لوله استفاده شود. هم‌چنين نتايج رفتار‌هاي لوله را در جابجايي‌هاي مختلف با مدل‌هاي مختلف خاك و لوله ارائه داده است. نتايج حاصل از بررسي مدل‌هاي مختلف نشان از انطباق مناسبي در روش‌هاي مختلف حل مسأله در تحقيقات ارائه‌شده در تحقيق را با انحراف كوچكي در حد 34/4 دارد. نتايج نشان مي‌دهند كه كمانش موضعي تحت جابجايي كوچك‌تر گسل به‌راحتي رخ مي‌دهد، درحالي كه شكست كششي ميل دارد كه تحت جابجايي بزرگ‌تر گسل رخ دهد. هم‌چنين ضريب اصطكاك جنبشي بزرگ‌تر براي ايمني خطوط لوله مفيد است و شرايط گيرداري انتهاي خطوط لوله اثر قابل ملاحظه‌اي روي جابجايي و كرنش خطوط لوله دارد.

In this article, we first examine the response of buried steel pipelines when passing through a strike-slip tectonic fault. Different methods of pipe and soil modeling are described and the results obtained from each of them are compared. It is proposed to investigate the behavior of pipes exposed to reverse faults, in which a simple element model that uses rod elements for the pipe and a separate non-linear spring for the soil is proposed. The effect of soil shear strength, soil hardness, horizontal displacement of the fault, the width of the fault slip zone, and the depth of the pipe burial have been investigated. In addition, the effect of internal pressure on the response of the structure. has presented the pipes in different displacements with different models of soil and pipe, the result obtained from the examination of different models shows the appropriate adaptation in different methods of solving the problems in the research presented in the article with Kopecky s deviation of 4.34 has it. The sum of the results shows that local buckling occurs easily at smaller fault displacements, whereas tensile failure tends to occur at larger fault displacements. Also, a larger kinetic friction coefficient is beneficial for pipelines, and the connection conditions at the end of the pipelines have a visible effect on the displacement and strain of the pipelines.