Abstract:
خطوط لوله به عنوان یکی از شریانهای حیاتی مهم مطرح میباشد. خطوط لوله گاز به عنوان یکی از شریانهای مهم انتقال در زمان جنگ در صورت آسیب میتواند خسارات جانی و مالی زیادی وارد آورد. در این مقاله میزان آسیب پذیری لولههای فولادی مدفون گاز شهری بر اثر انفجار تعیین و روشهای کاهش آسیبپذیری خطوط لوله مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ضمن تهیه مدل سه بعدی از سیستم خاک- لوله در نرمافزارABAQUS ، به مطالعه اثر عوامل مؤثر بر رفتار لوله شامل قطر لوله، نسبت قطر به ضخامت لوله، زاویه اصطکاک داخلی خاک، نوع خاک، میزان خرج مواد منفجره، عمق دفن لوله، فاصله انفجار تا محل دفن لوله، بر ظرفیت تغییر شکل لوله مطابق با آیین نامه ALA ، مورد بررسی قرار گرفته است. خاک با استفاده از المانهای سه بعدی Solid و لوله با المان Shell مدل شد. برای مطالعات پارامتریک، تحلیلها با استفاده از روش المان محدود انجام گرفت. مطالعات برای قطرهای 4 و 12 اینچ، نسبت قطر به ضخامت 26،21 و 35، عمق دفن 1، 2، 3 و 4 متر، میزان خرج انفجار 15، 30، 45، 60 و 200 کیلوگرم TNT و برای جنس خاک ماسهای سخت، نرم و رسی انجام شد. نتایج نشان داد که عمق دفن مناسب بیشترین تأثیر را به منظور کاهش آسیبپذیری خطوط لوله در برابر تهدیدات انفجاری دارد. با افزایش ضخامت لوله و افزایش قطر و بکارگیری خاک ماسهای نرم در اطراف لوله، رفتار بهتری از لوله در هنگام وقوع انفجار مشاهده شد.
Buried pipelines, which are used to distribute water, gas, oil, etc., are considered as one of the important arteries. Experiences from past wars confirm that the attacking country devotes its attention to bombing and destroying vital and sensitive centers. Gas pipelines, as one of the important transmission arteries during war, can cause a lot of human and financial losses if damaged. In this article, the degree of vulnerability of buried city gas steel pipes due to explosion has been determined and the methods of reducing the vulnerability of pipelines have been investigated. For this purpose, while preparing a three-dimensional model of the pipe-soil system in ABAQUS software, to study the effect of effective factors on pipe behavior, including pipe diameter, diameter-to-thickness ratio, soil internal friction angle, soil type, explosives consumption, pipe burial depth, distance Blasting up to the pipe burial site, the deformation capacity of the pipe has been investigated according to the ALA regulations. Soil was modeled using 3D Solid elements and pipe with Shell element. For parametric studies, analyzes were performed using the finite element method. Studies for diameters of 4 and 12 inches, ratio of diameter to thickness of 26, 21 and 35, burial depth of 1, 2, 3 and 4 meters, the amount of explosion charge of 15, 30, 45, 60 and 200 kg of TNT and for hard sandy soil, Softening was done. The results showed that proper burial depth has the most effect in order to reduce the vulnerability of pipelines against explosive threats. By increasing the thickness of the pipe and increasing the diameter and using soft sandy soil around the pipe, a better behavior of the pipe during the explosion was observed.
Machine summary:
براي اين منظـور ضـمن تهيـه مدل سه بعدي از سيستم خاک لوله در نرم افزارABAQUS ، به مطالعه اثر عوامل مؤثر بر رفتار لوله شـامل قطر لوله ، نسبت قطر به ضخامت لوله ، زاويه اصطکاک داخلي خاک، نوع خاک، ميزان خرج مواد منفجره ، عمق دفن لوله ، فاصله انفجار تا محل دفن لوله ، بر ظرفيت تغيير شکل لوله مطابق بـا آيـين نامـه ALA ، مورد بررسي قرار گرفته است .
اعتبار روش تحليلي اتخاذ شده اعتبار روش تحليلي اتخاذ شده به مطالعات قبلي صورت گرفته در اين زمينـه کـه بـا اسـتفاده از نرم افزار ABAQUS به مدل سازي اثر انفجار بـر خـاک و خطـوط لولـه پرداختـه شـده ارجـاع داده ميشود [١،٢،٣].
در اين راستا به منظور بررسي کاهش آسيب پذيري خطوط لوله در دو سناريوي بررسي شده اثر افزايش ضخامت لوله ، افزايش قطر، افزايش عمق دفن ، افزايش فاصله انفجار و تغيير جنس خاک به صورت جداگانه مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است .
تأثير تغيير فاصله انفجار تا محل دفن لوله بر کاهش آسيب پذيري خطوط لوله همانطور که در شکل ٨ مشاهده ميشود با دورتر شدن محل برخورد لولـه تـا راکـت از طرفـي شاخص فاصله افزايش مييابد و باعث کاهش فشار مؤثر ناشي از جبهه انفجار بر لوله ميشـود؛ امـا از طرف ديگر مشاهده ميشود با کاهش فاصله و در فواصل بسـيار نزديـک تـا ١ متـر، حتـي بـراي ميزان خرج ماده منفجره کم نيز تنش زيادي به لولـه وارد مـيشـود کـه باعـث خرابـي و انفجـار در لوله هاي گاز خواهد شد.