انتخاب صفحه

مقدمه

 امروزه لوله های انتقال آب ،گاز و نفت جزئی از شریان های حیاتی می باشند و توجه به سیستم های انتقال آب به عنوان جزء جدایی ناپذیر زندگی انسان و خطوط لوله انتقال نفت و گاز به منظور تامین انرژی ، امری ضروری به نظر می رسد. لوله های انتقال به علت گستردگی و گذر از یک ناحیه جغرافیایی وسیع ممکن است به طور همزمان با خطرات بسیاری مواجه شوند. اقتصاد ایران در حال حاضر و برای چندین دهه متکی بر نفت و فرآورده های آن خواهد بود و از طرف دیگر ایران سرزمینی لرزه خیز است و احتمال وقوع زلزله هایی با قدرت زیاد در آن قابل پیش بینی می باشد، علاوه بر این با توجه به قدمت طولانی خطوط لوله در ایران که عمر برخی از لوله ها به بیش از 50 سال می رسد و در نظر گرفتن شرایط اقلیمی کشور و تجمع خطوط لوله در قسمت های جنوبی و غربی کشور که جزء محیط های مهاجم و آسیب رسان محسوب می شوند، یکی از علل عمده خرابی لوله ها، مساله خوردگی آنها می باشد. بنابراین برای کاهش خسارات مالی و تلفات جانی ناشی از خرابی لوله های انتقالی، لازم است که بررسی جامع و برنامه ریزی صحیح صورت گیرد. در این راستا، شناخت رفتار و عملکرد لرزه ای لوله ها، به خصوصی لوله های دارای خوردگی و ارائه طرح های مقاوم سازی لوله ها، به عنوان یکی از مهمترین شریان های حیاتی ، امری ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق، تلاش می گردد با استفاده از اصول مهندسی زلزله، ابتدا رفتار لرزه ای لوله، با مدلسازی سه بعدی و در نظر گرفتن اثر اندرکنشی خاک و لوله و انجام تحلیل به روش تاریخچه زمانی، مورد بررسی قرار گیرد، سپس با توجه به نیروها و تلاش های ایجاد شده در آن، قطعه یا قطعات بحرانی شناسایی شده و با اعمال اثر خوردگی به چند طریق ممکن در لوله، تاثیر خوردگی نیز مورد بررسی قرار گیرد و در انتها پس از اعمال یک روش مقاوم سازی بر روی خط لوله، رفتار آن مجددا مورد بررسی قرار گیرد و مشخص شود کک: رفتار لرزه ای لوله های مدفون چگونه است؟ خوردگی در رفتار لوله ها چه نقشی دارد؟ مقاوم سازی لوله ها چه تاثیری در رفتار لوله در برابر زلزله دارد؟

فهرست مطالب

فصل اول:کلیات

۱-۱- هدف

خطوط لوله نقش به سزایی در چرخه زندگی بشری ایفا می کنند و با بزرگتر و صنعتی شدن هر جامعه این نقشی، حالت کلیدی تری پیدا می کند. کاربردهای فراوان لوله ها در زمینه های خدمات شهری، کشاورزی، صنعتی و… حکایت از اهمیت این نوع سازه دارد. به همین خاطر در هر کشور، برای ارائه خدمات مداوم و ایمن به افراد جامعه، حفظ ایمنی محیط زیست و در نهایت محافظت از سرمایه های کلان ، لازم است که اقدامات ویژه ای برای جلوگیری از وارد آمدن آسیب به این سازه ها صورت گیرد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا باید بارهای وارد بر خطوط لوله و منشا آسیب پذیری آنها مشخص گردد. سپس با استفاده از تجربه خرابی لوله و انجام آزمایش و مطالعات مربوط، رفتار سازه ای آنها مورد شناسایی قرار گیرد. با درک بهتر رفتار سازه ای خطوط لوله می توان پارامترهای موثر در مقاوم سازی لوله ها را در برابر خطرهای محتمل بررسی کرد و در نهایت اقدام به مقاوم سازی لوله ها نمود. با توجه به توضیحات اخیر و اهمیت اقتصادی و حیاتی لوله های مدفون و همچنین گستردگی شبکه لوله های انتقال در ایران و لرزه خیزی بالای این کشور و همچنین عمر بالای لوله ها و مساله خوردگی آنها،سعی می شود در ابتدا با استفاده از مدلسازی سه بعدی و در نظر گرفتن اثر اندرکنشی خاک و لوله و همچنین انجام تحلیل تاریخچه زمانی، رفتار لرزه ای لوله های مدفون دارای خوردگی مورد بررسی قرار گیرد و سپس با اعمال تغییرات در خواص مصالح لوله و ضخامت آن، رفتار لوله خورده شده به طور دقیق تر مطالعه شود و در آخر با استفاده از پوشش FRP به عنوان یکی از روش های نوین مقاوم سازی لوله های انتقال ، قطعه خورده شده، مقاوم سازی شده و نتایج آن با حالت قبلی (حالت خورده شده) مقایسه گردد و تاثیر مقاوم سازی لوله ها در عملکرد آنها مورد بررسی قرار گیرد و در نهایت تاثیر خوردگی بر رفتار لوله های مدفون بررسی شده و روش های مقاوم سازی و مزیت های آنها مقایسه شود تا بتوان راهکارهای مناسب برای ترمیم خرابی در لوله ها ارائه نمود.

1-1-هدف 5

1-2-پیشینه تحقیق 6

1-3-روش کار وتحقیق 9

ضریب بالا آمدگی قائم برای رس بصورت تابعی از نسبت عمق به قطر خطوط لوله مدفون

ضریب بالا آمدگی قائم برای رس بصورت تابعی از نسبت عمق به قطر خطوط لوله مدفون

فصل دوم:انواع لوله ها وعلل خرابی آنها

۲ – ۱- مقدمه

یک سیستم خط لوله به علت گستردگی و گذر از یک ناحیه جغرافیایی وسیع ممکن است به طور همزمان با خطرات بسیاری مواجه شود. در این بخشی، به منظور ارائه درک و بینش بهتر از رفتار لوله های انتقالی، مطالبی در ارتباط با انواع لوله ها، بارهای وارد بر آنها و خطرات تهدید کننده سیستم های خط لوله به خصوص نفت و گاز که با توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیمی کشورمان بیشتر در معرض خطر زلزله وخوردگی قرار دارند، ذکر می شود.

۲- ۲- ۲- خطوط لوله با اتصالهای صلب و یا انعطاف پذیر

روشن است که یک لوله دارای طول درازی است که برای ساخت آن، قطعات لوله به وسیله اتصالات سر هم شده اند. بسته به نوع اتصال به کار رفته قطعات ممکن است با هم یکپارچه ویا جداگانه عمل کنند. چنانچه اتصال قطعات به گونه ای باشد که اجازه جابجایی و چرخشی نسبی قطعات مجاور نسبت به هم وجود نداشته باشد، به اتصال مزبور اتصال صلب گفته می شود. نمونه ای از این اتصال ها، اتصالات جوشی لوله های فولادی و اتصالات رزوه شده لوله های فلزی یا اتصالات پر شده با ملات در مورد لوله های بتنی است. چنانچه اتصال قطعات به گونه ای باشد که قطعات مجاور اجازه جابجایی و یا دوران نسبی نسبت به هم داشته باشند به چنین اتصالی انعطاف پذیر گفته می شود.

2-1-مقدمه 12

2-2-دسته بندی خطوط لوله 1

2-2-1-خطوط لوله مدفون ونیز روی زمینی 12

2-2-2-خطوط لوله بااتصالهای صلب ویاانعطاف پذیر 13

2-2-3لوله های صلب ولوله های انعطاف پذیر 13

2-2-4-خطوط لوله تحت فشار وتحت جریان ثقلی 14

2-3-بارهای وارده برلوله های مدفون 14

2-4-علل عمده خرابی لوله ها 15

2-4-1-زمین لرزه واثرآن برلوله های انتقال 16

2-4-1-1-آثار غیرمستقیم زلزله 16

2-4-1-1-1-گسلش 17

2-4-1-1-2-زمین لغزشها 19

2-4-1-1-3-تغییرمکان های ناشی از روانگرایی  22

2-4-1-1-4-چگالش 26

2-4-1-1-5-ترک های زمین 26

2-4-1-2-آثار مستقیم زلزله 26

2-4-1-2-1-انواع موج و ویژگی آنها 29

2-4-1-2-2-اندرکنش خاک-خط لوله 31

2-4-1-2-3-برسی تغییرات شکل موج 51

2-4-2-خوردگی درلوله ها 53

2-4-3-عیوب ودرزهای حین اجرا دراثر عدم اجرای مناسب مانند برخورد تجهیزات 54

2-5-روش بهسازی وتعمیرلوله های انتقال 54

2-5-1-استفاده از لوله های ساخته شده ازمواد کامپوزیت به جای لوله های فولادی 55

2-5-2-استفاده از دورپیچ های FRP برای تعمیر وبهسازی لوله ها    56

2-5-2-1-مواد تشکیل دهنده دورپیچ های FRP و ویژگی های آنها 57

2-5-2-1-1-الیاف 58

2-5-2-1-2-رزین ها 60

2-5-2-1-3-پرکننده  60

2-5-2-2-مزایای استفاده از FRP دربهسازی وتعمیرلوله ها 63

2-5-2-3-انواع ورقه های کامپوزیتی رایج 64

2-5-2-3-1-کلاک اسپرینگClock Springا   64

2-3-2-3-2-سیستم استرانگ بک Strong Backا  65

2-5-2-3-3-آرمور پلیتArmor Plateا 67

2-5-3-نصب یک پوشش صفحه فولادی برروی قطعه آسیب دیده 67

2-5-4-روشهای داخلی تعمیر وبهسازی لوله ها 68

لوله های ساخته شده از FRP

لوله های ساخته شده از FRP

فصل سوم:معرفی مدل مورد مطالعه ونحوه تحلیل وارزیابی مدل

۳ – ۱ – مقدمه

از آنجایی که در این تحقیق، هدف، بررسی عملکرد لرزه ای لوله های مدفون دارای خوردگی و روش های مقاوم سازی آن می باشد، لذا لازم است در این قسمت به نحوه مدلسازی و معیارهای آن و همجنین فرضیات مورد استفاده در تحقیق به طور تفضیلی اشاره نمود. لازم به ذکر است که در کلیه مراحل مدلسازی و تحلیل های خطی و غیر خطی از نرم افزار 9.0 AnSySVer استفاده شده است.

۳- ۳- نحوه مدلسازی خوردگی و مقاوم سازی قطعه لوله

پس از مدلسازی خط لوله و اعمال تاریخچه تغییر مکان شتاب نگاشت مفروضی، با بررسی نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی غیر خطی، قطعه بحرانی مدلی، براساس ماکزیمم کرنش پلاستیک، استخراج و مجددا مدلسازی و به روش اجزای محدود تحلیل می شود، در این مرحله با استفاده از المان Shell43 یک قطعه ۴ متری ( قطعه بحرانی) از لوله مدلسازی شده و به تحلیل و بررسی آن در حالت سالم و تحت شرایط مختلف خوردگی پرداخته می شود. بارگذاری لوله به صورت استاتیکی بوده و برای مصالح، رفتار غیر خطی و مشابه حالت قبلی در نظر گرفته می شود. به منظور اعمال یکنواخت نیروها به لوله مورد نظر و جلوگیری از بروز تمرکز تنشی، در ابتدای لوله، یک صفحه صلب با سختی بی نهایت قرار داده شده و نیروها و ممان های ناشی از زلزله به مرکز ثقل آن وارد می شود. جهت ایجاد همان نیروها و لنگرهای وارده در سمت دیگر لوله، انتهای لوله، تکیه گاه گیردار قرار داده شده است.

3-1-مقدمه 70

3-2-مشخصات کلی مدل وفرضیات مدلسازی 70

3-2-1-مشخصات خط لوله وشرایط تکیه گاهی دوسرآن 70

3-2-2-مشخصات خاک ومدلسازی آن 71

3-2-2-1-محاسبه مولفه قیدمحوری 72

3-2-2-2-محاسبه مولفه قیدافقی جانبی 73

3-2-2-3-محاسبه مولفه قیدقائم 76

3-2-3-معرفی شتاب نگاشتهای مورد استفاده   78

3-2-4-فرضیات مدل جهت اعمال تاخیر فاز دربرابر ارتعاشات ناشی از امواج زلزله 82

3-3-نحوه مدلسازی خوردگی ومقاوم سازی قطعه لوله 84

3-3-1-خوردگی یکنواخت 85

3-3-2-خوردگی موضعی 86

3-3-3-مقاوم سازی لوله خورده شده باپوشش FRPا 87

3-4-معرفی المان های مورد استفاده درنرم افزار Ansys وقابلیت های هریک از آنها 88

3-4-1-المان تیر سه بعدی Beam24ا        88

3-4-1-1-خلاصه ورودی هایBeam24ا     89

3-4-1-2-خلاصه خروجی های المانBeam24ا      89

3-4-2-المان فنرغیرخطیCombin 39ا   89

3-4-2-1-خلاصه ورودی های المانCombin 39ا   90

3-4-2-2-خلاصه خروجی های المانCombin 39ا  91

3-4-3-المان پوسته ای Shell43ا  91

3-4-3-1-خلاصه ورودی های المانInput Summaryا     92

3-4-3-2-خلاصه خروجی های المانOutput Summaryا 92

3-4-4-المان سازه ای لایه ای غیرخطی Shell91ا 93

3-4-4-1-خلاصه ورودی های المانInput Summaryا 94

3-4-4-2-خلاصه خروجی های المانOutput Summaryا   94

مدل نمودن سازه ای خط لوله درمعرض حرکت گسل

مدل نمودن سازه ای خط لوله درمعرض حرکت گسل

فصل چهارم:نتایج آنالیز لرزه ای خط لوله درحالت سالم،دارای خوردگی ومقاوم سازی شده

۱-۴- مقدمه

در این فصلی، نتایج حاصل از مدل سازی ها و تحلیل ها در سه بخشی ارائه می شود: – در بخشی اول، نتایج حاصل از تحلیل لرزه ای سه بعدی تیر بر بستر الاستوپلاستیک، با شرایط مختلف تکیه گاهی دو سر خط لوله و اعمال تاخیر فاز موج زلزله، مورد بررسی قرار می گیرد. – در بخش دوم، به بررسی نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی قطعه بحرانی لوله در حالت سالم و خورده شده، که به روش اجزای محدود مدل گردیده، پرداخته می شود. و در بخش سوم، به منظور ارزیابی عملکرد لوله در حالت مقاوم سازی شده، نتایج حاصل از تحلیل قطعه بحرانی خورده شده و مقاوم سازی شده با دورپیچ FRP آورده شده است. لازم به ذکر است در تمامی مراحلی، نتایج حاصل از اعمال شتابنگاشت های کوبه، سانفرناندو و طبسی بر کلیه المان های لوله استخراج گردیده، اما به دلیل محدودیت حجم پایان نامه، نتایج زلزله کوبه برای تعدادی از المان ها آورده شده است. نتایج کامل در لوح فشرده پیوست قابل دستیابی می باشد.

۴- ۴- ۲- نتایج مقاوم سازی لوله دارای خوردگی یکنواخت با 6%30=W توسط پوشش FRP

در جدول ۴- ۱۲ تغییرات تنش، پس از مقاوم سازی برای حالت خوردگی ۳۰٪ نشان داده شده است، با توجه به آن در می یابیم که تنش در کلیه المان ها نسبت به حالت دارای خوردگی، کاهش یافته که نسبت کاهش آن در جدول مذکور نشان داده شده است. – مقادیر کرنش نیز در حالت مقاوم سازی شده، نسبت به حالت خورده شده، در کلیه المان ها کاهش یافته است که این قضیه به همراه نسبت کاهش کرنش ها نیز در جدول ۴-۱۲ آورده شده است. – در اشکال ۴-۶۹ و ۴-۷۸ توزیع کرنش پلاستیک محوری در لوله در حالت مقاوم سازی شده و دارای خوردگی ٪W=3O، نشان داده شده است.

4-1-مقدمه  97

4-2-نتایج حاصل از تحلیل لرزه ای سه بعدی تیربر بستر الاستوپلاستیک 97

4-2-1-بررسی تاثیرشرایط تکیه گاهی دوسرخط لوله 97

4-2-2-بررسی اثرتاخیر فازموج زلزله درخط لوله 110

4-2-3-نتایج تحلیل لرزه ای خط لوله 122

4-2-نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی قطعه بحرانی لوله درحالت سالم خورده شده 141

4-2-1-نتایج بررسی خوردگی یکنواخت در لوله 147

4-2-1-1-بااستفاده از کاهش مدول الاستیسیته 141

4-2-1-2-اعمال خوردگی بااستفاده از کاهش ضخامت لوله 147

4-2-2-نتایج بررسی خوردگی موضعی درلوله 153

4-3-نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی قطعه خورده شده لوله درحالت مقاوم سازی شده 155

4-3-1-نتایج مقاوم سازی لوله دارای خوردگی یکنواخت با w=20% توسط پوششFRP ا     155

4-3-2- نتایج مقاوم سازی لوله دارای خوردگی یکنواخت با w=30% توسط پوششFRP  ا       157

4-3-3- نتایج مقاوم سازی لوله دارای خوردگی یکنواخت با w=40% توسط پوششFRPا 159

نحوه مش بندی واعمال نیروها در المان بحرانی

نحوه مش بندی واعمال نیروها در المان بحرانی

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات

5-1-مقدمه   163

5-2-جمع بندی نتایج حاصل از تحلیل 163

5-3-پیشنهادات   165

منابع ومراجع 166

نمونه ای از گسترش جانبی

نمونه ای از گسترش جانبی

فهرست شکلها

2-1-نقش عوامل مختلف درخرابی لوله ها 15

2-2-انواع حرکات گسل 18

2-3-جابجایی های زمین لغزش 21

2-4-نمونه ای از گسترش جانبی 23

2-5-نحوه مدلسازی بارها وقیدهای خاک 33

2-6-مدل نمودن سازه ای خط لوله درمعرض لغزش خاک 34

2-7-مدل نمودن سازه ای خط لوله درمعرض حرکت گسل 35

2-8-ضریب ظرفیت باربری افقی برای ماسه بصورت تابعی از نسبت عمق به قطر خطوط لوله مدفون 42

2-9-ضرایب ظرفیت باربری افقی بصورت تابعی از نسبت عمق به قطر خطوط لوله مدفون 43

2-10-ضرایب ظرفیت باربری قائم برحسب زاویه اصطکاک داخلی خاک 46

2-11-ضریب بالا آمدگی قائم برای ماسه بصورت تابعی از نسبت عمق به قطر خطوط لوله مدفون 49

2-12-ضریب بالا آمدگی قائم برای رس بصورت تابعی از نسبت عمق به قطر خطوط لوله مدفون 51

2-13-مقطع لوله های چندوجهی دکتر کامپن 56

2-14-نحوه اجرای FRP به دور لوله فلزی 62

2-15-نمونه ای ازاجرای CFRP درمقاوم سازی لوله ها 63

2-16-نمونه هایی از اجرای FRP درمقاوم سازی لوله ها 64

2-17-اجزای تشکیل دهنده سیستم Clock Springا 64

2-18-لوله های ساخته شده از FRPا 67

3-1-مدل سازه ای خط لوله مورد تحلیل 71

3-2-نمودار نیرو-تغییرمکان فنر خاک درجهت طول لوله برای چهار متر خاک 74

3-3-نمودار نیرو-تغییرمکان فنر خاک درجهت جانبی لوله برای چهار متر خاک 75

3-4-نمودار نیرو-تغییرمکان فنر خاک درجهت قائم برای چهارمتر طول خاک 78

3-5-تاریخچه تغییرمکان محوری ثبت شده زلزله کوبه 79

3-6-تاریخچه تغیرمکان محوری اعمال شده زلزله کوبه برای تحلیل لرزه ای 79

3-7-طیف پاسخ زلزله کوبه درجهت محوری خط لوله 79

3-8-تاریخچه تغییرمکان جانبی ثبت شده زلزله کوبه 80

3-9-تاریخچه تغییرمکان جانبی اعمال شده زلزله کوبه برای تحلیل لرزه ای 80

3-10-طیف پاسخ زلزله کوبه درجهت جانبی خط لوله 80

3-11-تاریخچه تغییرمکان قائم ثبت شده زلزله کوبه 81

3-12-تاریخچه تغییرمکان قائم اعمال شده زلزله کوبه برای تحلیل لرزه ای 81

3-13-طیف پاسخ زلزله کوبه درجهت قائم خط لوله 81

3-14-مقایسه تاخیرفاز درتاریخچه تغییرمکان محوری خاک 83

3-15-مقایسه تاخیرفاز درتاریخچه تغییرمکان قائم خاک 83

3-16-مقایسه تاخیر فاز درتاریخچه تغییرمکان جانبی خاک 84

3-17-نحوه مش بندی واعمال نیروها درالمان بحرانی 85

3-18-مدل سازی محل خوردگی موضعی در لوله 86

3-19-شکل هندسی المان Beam24ا   88

3-20-موقعیت وشکل هندسی المان Combin39ا  90

3-21-نمودار نیرو-جانبی المان Combin39ا 90

3-22-موقعیت هندسی قرارگیری گره ها ودستگاه مختصات درالمان Shell43ا 91

3-23-موقعیت هندسی قرارگیری گره های المان ودستگاه مختصات درالمان Shell91ا 93

3-24-خروجی های تن درالمان Shell91ا 95

4-1-تاریخچه کرنش پلاستیک محوری درابتدای المان چهل ونهم درشرایط تکیه گاهی شماره 1 100

4-2-تاریخچه نیروی محوری درابتدای المان چهل ونهم درشرایط تکیه گاهی شماره1 100

4-3-تاریخچه لنگر خمشی حول محور قائم درابتدای المان چهل ونهم در شرایط تکیه گاهی شماره1    101

4-4-تاریخچه لنگر خمشی حول محور افقی جانبی درابتدای المان چهل ونهم درشرایط تکیه گاهی شماره1      101

4-5-تاریخچه کرنش پلاستیک محوری درابتدای المان چهل وششم درشرایط تکیه گاهی شماره2    102

4-6-تارخیچه نیروی محوری درابتدای المان چهل وششم درشرایط تکیه گاهی شماره2      102

4-7-تاریخچه لنگر خمشی حول محور قائم درابتدای چهل وششم درشرایط تکیه گاهی شماره2     103

4-8-تاریخچه لنگر خمشی حول محور افقی جانبی درابتدای المان چهل وششم درشرایط تکیه گاهی شماره2     103

4-9-تاریخچه کرنش پلاستیک محوری درابتدای المان سی وهشتم در شرایط تکیه گاهی شماره3    104

4-10-تاریخچه نیروی محوری درابتدای المان سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره3  104

4-11-تاریخچه لنگر خمشی حول محور قائم درابتدای سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره3   105

4-12-تاریخچه لنگر خمشی حول محور افقی جانبی درابتدای المان سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره3     105

4-13-تاریخچه کرنش پلاستیک محوری درابتدای المان چهل وهفتم درشرایط تکیه گاهی شماره4    106

4-14- تاریخچه نیروی محوری درابتدای المان سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره4           106

4-15- تاریخچه لنگر خمشی حول محور قائم درابتدای سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره4   107

4-16- تاریخچه لنگر خمشی حول محور افقی جانبی درابتدای المان سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره4    107

4-17 تاریخچه کرنش پلاستیک محوری درابتدای المان چهل وهفتم درشرایط تکیه گاهی شماره5         108

4-18- تاریخچه نیروی محوری درابتدای المان سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره5           108

4-19- تاریخچه لنگر خمشی حول محور قائم درابتدای سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره5      109

4-20- تاریخچه لنگر خمشی حول محور افقی جانبی درابتدای المان سی وهشتم درشرایط تکیه گاهی شماره5         109

4-21-تاریخچه زمانی نیروی محوری درقطعه بیست وپنجم 111

4-22-تاریخچه زمانی نیروی برشی قائم درقطعه بیست وپنجم 112

4-23-تاریخچه زمانی نیروی برشی جانبی درقطعه بیست وپنجم 113

4-24-تاریخچه زمانی لنگر پیچشی درقطعه بیست وپنجم 114

4-25-تاریخچه زمانی لنگر خمشی حول محور قائم لوله درقطعه بیست وپنجم 115

4-26-تاریخچه زمانی لنگر خمشی حول محور جانبی لوله درقطعه بیست وپنجم 116

4-27-تاریخچه کرنش محوری پلاستیک درالمان چهل درحالت باتاخیر فاز  117

4-28-تاریخچه کرنش محوری پلاستیک درالمان شصت درحالت باتاخیر فاز   117

4-29-ماکزیمم ومینیمم تنش محوری مقطع درابتدای المان چهل وپنجم درحالت بدون تاخیر فاز 118

4-30-ماکزیمم ومینیمم تنش محوری مقطع درابتدای المان چهل وپنجم درحالت باتاخیر فاز 119

4-31-تاریخچه تغییرمکان محوری لوله درابتدای المان شصت وپنجم 119

4-32-تاریخچه تغیرمکان قائم لوله درابتدای المان شصت وپنجم  120

4-33-تاریخچه تغییرمکان جانبی لوله درابتدای المان شصت وپنجم 121

4-34-تاریخچه تغییرمکان محوری اعمال شده به خاک 125

4-35-تاریخچه تغییرمکان قائم اعمال شده به خاک 125

4-36-تاریخچه تغییرمکان جانبی اعمال شده به خاک 125

4-37-تاریخچه تغیرمکان محوری درابتدای المان سی وپنجم      126

4-38-تاریخچه تغییرمکان قائم درابتدای المان سی وپنجم       126

4-39-تاریخچه تغییرمکان جانبی درابتدای المان سی وپنجم       127

4-40-تغییرات ماکزیمم نیروی محوری المانها درطول خط لوله 127

4-41-تاریخچه زمانی نیروی محوری درقطعه 35  128

4-42-تارخیچه زمانی نیروی محوری درقطعه55    128

4-43-تغییرات ماکزیمم نیروی برشی قائم المانهای درطول خط لوله 129

4-44-تاریخچه زمانی نیروی برشی قائم درقطعه 35     129

4-45-تاریخچه زمانی نیروی برشی قائم درقطعه 55    130

4-46-تغییرات ماکزیمم نیروی برشی جانبی المانها درطول خط لوله 130

4-47-تاریخچه زمانی نیروی برشی جانبی درقطعه35     131

4-48-تاریخچه زمانی نیروی برشی جانبی درقطعه55   131

4-49-تغییرات ماکزیمم لنگر پیچشی درطول خط لوله 132

4-50-تاریخچه زمانی لنگر پیچشی حول محور خط لوله درقطعه35    132

4-51-تاریخچه زمانی لنگر پیچشی حول محور خط لوله درقطعه 55   133

4-52-تغییرات ماکزیمم لنگر خمشی حول محور قائم درطول خط لوله 133

4-53-تاریخچه زمانی لنگر خمشی حول محور قائم لوله درقطعه 35     134

4-54-تاریخچه زمانی لنگر خمشی حول محور قائم لوله در قطعه55  134

4-55-تغییرات ماکزیمم لنگر خمشی حول محور افقی جانبی درطول خط لوله 135

4-56-تاریخچه زمانی لنگر خمشی حول محور افقی جانبی لوله در قطعه 35     135

4-57-تاریخچه زمانی لنگر خمشی حول محور افقی جانبی لوله درقطعه 55     136

4-58-تاریخچه ماکزیمم کرنش محوری پلاستیک مقطع درابتدای المان سی وهشتم 136

4-59-تاریخچه ماکزیمم کرنش محوری پلاستیک مقطع درابتدای المان چهل وپنجم 137

4-60-تاریخچه ماکزیمم کرنش محوری پلاستیک مقطع درابتدای المان پنجاه وپنجم 137

4-61-تاریخچه ماکزیمم کرنش محوری پلاستیک مقطع درابتدای المان شصت وپنجم 138

4-62-تاریخچه ماکزیمم کرنش محوری پلاستیک مقطع درابتدای المان هفتاد وپنجم 138

4-63-تاریخچه ماکزیمم کرنش محوری پلاستیک مقطع درابتدای المان هشتاد وپنجم 139

4-64-تاریخچه ماکزیمم کرنش محوری پلاستیک مقطع درابتدای المان نود وپنجم 139

4-65-ماکزیمم ومینیمم تنش محوری درمقطع درابتدای المان 35  140

4-66-ماکزیمم ومینیمم تنش محوری درمقطع درابتدای المان 55    140

4-67-توزیع کرنش درلوله درحالت سالم 143

4-68-کرنش درلوله درحالت خورده شده بامعیار خرابی 20%        143

4-6- کرنش درلوله درحالت خورده شده بامعیار خرابی 30%        145

4-70- کرنش درلوله درحالت خورده شده بامعیار خرابی 40%      146

4-71-کرنش درلوله درحالت خورده شده باکاهش ضخامت 30%   149

4-72-کرنش درلوله درحالت خورده شده باکاهش ضخامت40%   151

4-73-مقایسه نسبت تغییرات کرنش لوله دردوحالت خوردگی باکاهش ضخامت وکاهش مدول الاستیسیته به لوله سالم 152

4-74-نسبت تغییرات تنش لوله در حالت خوردگی باکاهش ضخامت به لوله سالم 153

4-75-توزیع تنش درلوله دارای خوردگی موضعی 154

4-76-کرنش پلاستیک درلوله درحالت خوردگی موضعی 155

4-77-کرنش پلاستیک درلوله دارای خوردگی 20% درحالت مقاوم سازی شده 157

4-78-کرنش پلاستیک درلوله داریا خوردگی 30% درحالت مقاوم سازی شده 158

4-79-کرنش پلاستیک درلوله دارای خوردگی 40% درحالت مقاوم سازی شده 160

4-80-نسبت کاهش کرنش پلاستیک لوله درحالت مقاوم سازی شده به قبل از آن 160

4-81-نسبت کاهش تنش لوله درحالات مقاوم سازی شده به قبل از آن 161

فهرست جداول

2-1-مقایسه خصوصیات مکانیکی انواع مختلف کامپوزیت ها 61

2-2-مشخصات مکانیکی Strong backا    66

2-3-ویژگی های حرارتی Strong backا 66

3-1-حالات مختلف مورد مطالعه شرایط تکیه گاهی دوسرخط لوله 71

3-2-مقادیر ضریب کاهش f برای لوله باجنس مختلف 72

3-3-مشخصات شتابنگاشت های اعمال شده  78

3-4-مشخصات FRP مورد استفاده 87

4-1-المانهای بحرانی درشرایط مختلف تکیه گاهی 99

4-2-نتایج تحلیل لوله سالم C=0%ا  142

4-3-نتایج تحلیل لوله خورده شده درحالت C=20%ا 142

4-4-نتایج لوله خورده شده درحالت C=30%ا 144

4-5-نتایج لوله خورده شده درحالت C40%ا  146

4-6-نتایج تحلیل لوله خورده شده باکاهش ضخامت 20%      147

4-7- نتایج تحلیل لوله خورده شده باکاهش ضخامت 30%      148

4-8- نتایج تحلیل لوله خورده شده باکاهش ضخامت 40%      150

4-9-مقایسه نتایج تحلیل لوله دردوحالت خوردگی باکاهش ضخامت وکاهش مدول الاستیسیته 152

4-10-نتایج المان های مورد مطالعه خودره شده درحالت خوردگی موضعی 154

4-11-نتایج تحلیل لوله دارای خوردگی 20% مقاوم سازی شده 156

4-12-نتایج تحلیل لوله داریا خوردگی 30% مقاوم سازی شده 158

4-13-نتایج لوله دارای خوردگی 40% مقاوم سازی شده 159


Abstract

There are several pipelines in the world which have been located in, or passing through corrosive environments. Although there are some provisions, enforced by the design codes, for prevention of corrosion, still this phenomenon does exist, and decreases the structural resistance of pipelines in several parts of the world. Apparently, in the case of old pipelines this issue is more crucial. It is clear that if the effect of this phenomenon is not taken into consideration in seismic evaluation of pipelines, the vulnerability results will not be reliable. However, there are very few cases of study on the effect of corrosion on the seismic behavior of pipelines. In this paper the effect of this phenomenon has been investigated by performing some sets of 3-Dimensional Nonlinear Time History Analysis (3-D NLTHA) in which soil structure interaction as well as wave propagation effects have been taken into consideration. The 3-D NLTHA has been performed by using a finite element computer program, and both states of overall and local corrosions have been considered for the study. The corrosion has been modeled in the computer program by introducing decreased values of modulus of elasticity and pipe thickness. Three sets of 3- component accelerograms have been used in analyses, and some appropriate number of zeros have been added at the beginning of records to take into account the wave propagation in soil and its multi-support excitation effect. The soil has been modeled by nonlinear springs in longitudinal, lateral, and vertical directions. A relatively long segment of the pipeline has been considered for the study and the effect of end conditions has been investigated by assuming different kinds of supports at both ends of the segment. After studying the corroded pipeline, a remedy has been considered for the seismic retrofit of corroded pipe by using a kind of Fiber Reinforced Polymers (FRP) cover. The analyses have been repeated for the retrofitted pipeline to realize the adequacy of FRP cover. Numerical results show that if the length of the pipeline segment is large enough comparing to the wave length of shear wave in the soil the end conditions do not have any major effect on the maximum stress and strain values in the pipe. Results also show that corrosion can lead to the increase in stress and strain values in the pipe up to 3 times in the case of overall corrosion and up to 10 times in the case of local corrosion. The satisfactory effect of using FRP cover is also shown by the analyses results, which confirm the decrease of stress and strain values up to 80%.


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید