تحليل غيرخطي اثرات گسلش سطحي بر لوله هاي مدفون با استفاده از روش تفاضل محدود و نيوتن چندمتغيره

بررسي گسيختگي‌هاي خطوط لوله مدفون پس از وقوع زمين‌لرزه‌هاي شديد نشان داده است كه يكي از علل عمده در خرابي‌هاي اين سازه‌هاي خطي ناشي از اثر گسلش سطحي بوده است. بنابراين، در صورت طراحي و اجراي مناسب خطوط لوله مدفون، جابه‌جايي ماندگار زمين ناشي از حركت گسل سنگ بستر موجب گسيختگي اين دست از لوله‌ها نخواهد شد. به‌منظور بررسي رفتار لوله‌هاي مدفون در برابر جابه‌جايي ناشي از گسلش، در اين مقاله يك روش عددي با تركيب تكنيك‌هاي تفاضل محدود و نيوتن چند مجهولي توسعه داده شده است. روش ارائه‌شده رفتار غيرخطي لوله و فنرهاي جايگزين خاك، و كرنش هاي بزرگ را به‌صورت هم‌زمان در مدل تير فنر در نظر مي‌گيرد. همچنين، به‌منظور مدل‌سازي دقيق‌تر برش، از مدل تير تيموشنكو براي مدل‌سازي لوله استفاده شده است. اعتبارسنجي روش ارائه‌شده با نتايج يك آزمايش سانتريفيوژ و يك مدل‌سازي عددي اجزاي محدود صورت گرفته است. روش ذكر شده با استفاده از يكسري پارامترهاي ساده و تلاش محاسباتي پايين‌تر پاسخ‌هاي مناسبي را ارائه كرده است. همچنين، نتايج تأثير عرض ناحيه گسلي روي رفتار يك لوله فولادي مدفون تحت گسلش نرمال 70 درجه در انتهاي مقاله ارائه شده است. اين نتايج به‌طوركلي نشان‌دهنده‌ي افزايش كرنش كششي، لنگر خمشي و انحناي لوله با كاهش عرض ناحيه گسلش بوده‌اند.