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

اسکندری, محمد; فلاح قنبری, محمدرضا

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

نوع مقاله : مقاله علمی - 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

عنوان مقاله [English]

Analysis of composite textile effect on steel type city gas pipeline against explosion

نویسندگان [English]

Mohammad Eskandari ¹
Mohammad reza Fallah ghanbari ²

² Researcher

چکیده [English]

Buried pipes are the most important components of vital arteries used to distribute water, gas, oil, etc. The
experiences of past wars support the view that the invading country is devoting its attention to the bombing
and destruction of vital centers. Gas transmission pipelines as one of the most important transmission arteries
during wartime in the event of damage can cause serious financial and environmental damage. In this paper, the
method of reinforcing the pipe with FRP composite has been investigated. For this purpose, while preparing a
three-dimensional model of soil-pipe-composite system, to study the effect of factors affecting tube behavior
including composite material, composite thickness on tube deformation capacity according to the ALA regulation
was investigated. The soil is modeled using Solid and CFRP 3D elements and a Shell element pipe and is excluded
from the pipe separation and CFRP. For parametric studies, analyzes were performed using finite element
method using ABAQUS 6.10.1 software. Studies for 4, 12 inches with a depth of 1 m, the cost of explosion 15, 30,
45 kg, carbon composite and glass, angle of twisting 0, 30, 60, 90 degrees composite around the tube, composite
thickness 2, 4, 6 and 8 Mm was done. The results show that the use of carbon composite with the desired thickness
and angle of twisting has a good effect in order to reinforce the pipe against the threats.

کلیدواژه‌ها [English]

Buried pipelines
Passive defense
composite- soil-pipe system
TNT explosion
strengthening pipeline

مراجع

[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.