فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

حفظ ایمنی و پایداری خطوط لوله مدفون به عنوان شریان‌های حیاتی در برابر خطرات ناشی از جابجایی مستقیم گسل و انتشار امواج لرزه‌ای، از الزامات اساسی در طراحی و بهره‌برداری شبکه‌های زیرزمینی است. تحلیل دینامیکی رفتار این سامانه‌ها همواره با چالش‌هایی نظیر انتخاب تحریک ورودی مناسب، روش مدلسازی و نحوه حل عددی مواجه بوده است. علیرغم فراوانی داده‌های شتاب‌نگاری، ویژگی‌هایی همچون جرم ناچیز لوله، نامشخص بودن جرم مؤثر در پاسخ دینامیکی و هندسه پیچیده شبکه‌های مدفون، استفاده عملی از این داده‌ها را محدود کرده است. از این‌رو، ایجاد رابطه‌ای منطقی میان میزان تحریک جابجایی ورودی در نقاط مختلف لوله و خسارات محتمل، می‌تواند کلید اصلی تحلیل واقع‌بینانه رفتار خطوط لوله در برابر امواج لرزه‌ای باشد. در این پژوهش با استفاده از مدلسازی دینامیکی سه‌بعدی در نرم‌افزار Abaqus و به‌کارگیری ترکیب المان‌های تیر و فنر بر بستر الاستیک همراه با اعمال تحریک پایه از نوع جابجایی، مشکلات روش‌های مرسوم برطرف شده است. این رویکرد امکان تحلیل انتشار امواج لرزه‌ای در مقیاس بزرگ و منطقه‌ای را به‌صورت عملیاتی فراهم می‌کند. به منظور ارزیابی دقت مدل، یک خط لوله فولادی با قطر 8 اینچ و ضخامت 15.5 میلی‌متر از جنس فولاد API X52 در خاک ماسه‌ای متراکم مدل‌سازی و تحت تحریک جابجایی تا 600 میلی‌متر قرار گرفت. مقایسه نتایج مدل سه‌بعدی غیرخطی و مدل تیر بر بستر فنری معادل با داده‌های آزمایشگاهی نشان داد که میزان انحراف کمتر از 5 درصد بوده و تطابق مناسبی با مشاهدات آزمایشگاهی بزرگ‌مقیاس دارد. این نتیجه علاوه بر اعتبار مدل، بیانگر قابلیت استفاده از آن در تعیین حدود عملکردی بر اساس تحریک ورودی است. در این روش، تحریک جابجایی پایه موجب درک بهتر از نوع و میزان تخریب محتمل در لوله و اتصالات شده و می‌تواند در طراحی لرزه‌ای، مقاوم‌سازی و پایش سلامت خطوط لوله مدفون به‌صورت مؤثر به کار گرفته شود.