بررسی تأثیر کامپوزیت بر مقاومت لوله های فولادی گاز شهری در برابر انفجار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس مدیریت بحران

2 پژوهشگر- دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

   لوله­های مدفون از مهمترین اجزای شریان‌های حیاتی هستند که برای توزیع آب، گاز، نفت و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. تجارب حاصل از جنگ‌های گذشته مؤید این نظر است که کشور مهاجم توجه خود را صرف بمباران و انهدام مراکز حیاتی و حساس می‌کنند. لوله‌های انتقال گاز به‌عنوان یکی از شریان‌های مهم انتقال در زمان جنگ در صورت آسیب می‌تواند خسارات جانی مالی و محیط‌زیست زیادی وارد کند. در این مقاله روش­ مقاوم­سازی لوله ­با کامپوزیت FRP مورد بررسی قرار گفت. برای این منظور ضمن تهیه مدل سه بعدی از سیستم خاک-لوله-کامپوزیت نسبت به مطالعه اثر عوامل مؤثر بر رفتار لوله شامل نوع جنس کامپوزیت، ضخامت کامپوزیت بر ظرفیت تغییر شکل لوله مطابق با آیین نامه ALA بررسی شد. خاک با استفاده از المان­های سه بعدی Solid و CFRP و لوله با المان Shell مدل شده و از اثر جدا ­شدگی لوله و CFRP صرف­نظر شود. برای مطالعات پارامتریک، تحلیل­ها با استفاده از روش المان محدود و با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS 6.10.1 انجام گرفت. مطالعات برای قطرهای 4، 12 اینچ با عمق دفن یک متر، میزان خرج انفجار 15، 30، 45کیلوگرم، کامپوزیت کربن و شیشه، زاویه پیچش 0، 30، 60، 90 درجه کامپوزیت به دور لوله، ضخامت کامپوزیت 2، 4، 6 و 8 میلیمتر انجام شد. نتایج نشان می­دهد استفاده از کامپوزیت کربن با ضخامت و زاویه پیچش مطلوب تأثیر مناسبی را به‌منظور مقاوم­سازی لوله در برابر تهدیدها دارد.

کلیدواژه‌ها


[1]    Introduction to Abaqus software, Available from: Http\ Civilengineerspk.com/abaqus-6-1-10
[2]      آقاسی، م.، بررسی تأثیر مشخصات مکانیکی خاک بر تأسیسات فولادی مدفون تحت اثر انفجار، سومین کنفرانس ملی زلزله و سازه، گروه عمران دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید عباس‌پور، 1391.
[3]   A. J. Olarewaju, N.S.V. Kameswara Rao, and M. A. Mannan Diemention Response of Underground Pipes due to Blast Loads by simulation, electron.j. geotech. eng, 2011; 16: 563-574
[4]      بررسی استحکام لوله‌های نفت و گاز تحت بارگذاری انفجاری خارجی، جواد اکبردوست، آزمایشگاه خستگی و شکست دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران.
[5]   Ngo, T. J., Mendis, J., Gupta, A. and Rams ay, J. Blast Loading and Blast Effects on Structures an Overview, EJSE journal, Special Issue 2007; 76-91
[6]      مبحث 21 پدافند غیر عامل، مقررات ملی ساختمان.
[7]      حجت جلالی،هیمن،بررسی مقابله با اثر تخریبی گسل بر روی خطوط لوله، شبکه تغذیه و توزیع گاز و تعمیم آن در سطح کشور، دانشگاه صنعتی شریف،1389.
[8]      تحلیل و طراحی ساختمان‌ها در برابر اثرات انفجار، دکتر آرش نیری.
[9]      Zyskowski, A. Sochet, I. Mavrot, G. Bailly, P. Renard, J. Study of the explosion process in a small scale experiment-structural loading. Journal of Loss Prevention­ in the process industry. S, 2004; (17)291–299
[10]    Boh, J. W., Louca, L. A. and Choo, Y. S. Finite Element Analysis of Blast Resistance
         Structures in the Oil and Gas Industry, Singapore and UK, ABAQUS User’s Conference, pp 1-15
[11]    Manfredi, C., Otegui, J.L., 2002. Failures by SCC in Buried Pipelines. Engineering Failure Analysis, vol. 9. Elsevier Science Ltd., Pergamon, pp. 495–509.
[12]   American society of civil engineering, Seisimic Design and Retrofit of Piping Systems, July
2002;(119): 67-75
[13]   عدالتی، م.، تحلیل تنش‌های میان رویه در تیرهای بتن مسلح تقویت شده خمشی با ورق‌های چسبنده­ خارجی FRP یا فولادی، رساله دکتری، گروه عمران دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، 1390.
[14]   ریاحی، ه. و افضلی، م. ر.، مکانیک مواد مرکب، انتشارات گسترش علوم پایه، 1381.
[15]   فرحبد، ف.، مستوفی‌نژاد، د.، بررسی امکان شکل‌ تأمینی و بازتوزیع لنگر در تیرهای سراسری قاب‌های بتن مسلح تقویت‌شده با ورق‌های کامپوزیت CFRP، رساله دکتری سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1386.