تحلیل غیرخطی اثرات گسلش سطحی بر لوله های مدفون با استفاده از روش تفاضل محدود و نیوتن چندمتغیره

بررسی گسیختگی های خطوط لوله مدفون پس از وقوع زمین لرزه های شدید نشان داده است که یکی از علل عمده در خرابی های این سازه های خطی ناشی از اثر گسلش سطحی بوده است. بنابراین، در صورت طراحی و اجرای مناسب خطوط لوله مدفون، جابه جایی ماندگار زمین ناشی از حرکت گسل سنگ بستر موجب گسیختگی این دست از لوله ها نخواهد شد. به منظور بررسی رفتار لوله های مدفون در برابر جابه جایی ناشی از گسلش، در این مقاله یک روش عددی با ترکیب تکنیک های تفاضل محدود و نیوتن چند مجهولی توسعه داده شده است. روش ارایه شده رفتار غیرخطی لوله و فنرهای جایگزین خاک، و کرنش های بزرگ را به صورت هم زمان در مدل تیر- فنر در نظر می گیرد. همچنین، به منظور مدل سازی دقیق تر برش، از مدل تیر تیموشنکو برای مدل سازی لوله استفاده شده است. اعتبارسنجی روش ارایه شده با نتایج یک آزمایش سانتریفیوژ و یک مدل سازی عددی اجزای محدود صورت گرفته است. روش ذکر شده با استفاده از یکسری پارامترهای ساده و تلاش محاسباتی پایین تر پاسخ های مناسبی را ارایه کرده است. همچنین، نتایج تاثیر عرض ناحیه گسلی روی رفتار یک لوله فولادی مدفون تحت گسلش نرمال 70 درجه در انتهای مقاله ارایه شده است. این نتایج به طورکلی نشان دهنده ی افزایش کرنش کششی، لنگر خمشی و انحنای لوله با کاهش عرض ناحیه گسلش بوده اند.