بررسی تاثیر بارهای وارده و بافت پیرامونی بر لوله فولادی در شبکه آب شهری با مدل اجزاء محدود Ansys

بروز مشکلات ناشی از تاثیر نیروهای داخلی و خارجی وارده بر لوله ها در شریان های اصلی انتقال و توزیع آب شرب شهری، سالانه خسارات زیادی را به شرکت های آب و فاضلاب کشور وارد می سازد. بنابراین تجزیه و تحلیل نیروهای وارده از اهمیت بالائی برخوردار است. در استقرار لوله در ترانشه، مصالح و بافت پیرامونی لوله در اثر اعمال بار تمایل به فرونشست داشته و نشست مجرا روی بستر خود سبب می شود تا ستون خاک واقع در ترانشه و بالای مجرا، نسبت به خاک های دست نخورده جناحین به سمت پایین حرکت نماید. در بسیاری از طراحی های خطوط لوله آب بر، پدیده مذکور و مدل سازی آن مورد بررسی قرار نمی گیرد. لذا با هدف رفع این نقیصه، طرح مطالعاتی حاضر ارائه گردید. برای ارزیابی مدل مطالعاتی مذکور، اطلاعات خط لوله فولادی انعطاف پذیر با قطر بزرگ از شرکت آبفای مشهد اخذ و با فشار داخلی شبکه برابر پنج اتمسفر در نرم افزار اجزاء محدود انسیس مدل سازی شد. در جهت اطمینان بیشتر و برای انتخاب المان صحیح، دو المان Plane ۴۲ و Plane ۸۲ در محیط انسیس مدنظر قرار گرفت. نتایج خروجی مدل، میانگین نشست حدود ۵/۸ میلیمتری را در لوله و نیز نشست ۵ سانتیمتری را در آسفالت سطح گزارش کرد. مقدار نشست در المان Plane ۴۲ در حدود ۶/۰ میلیمتر کمتر بدست آمد. فرآیند نشست در هر دو المان مشابه بود که با فرضیات حاکم بر محیط مسئله تطابق داشت. مشخص شد که المان Plane ۸۲ بعلت اعمال کلیه خواص میرایی و تغییرحجمی خاک، از کارآیی بیشتری نسبت به المان دیگر در تعیین رفتار و تغییرشکل بستر اطراف لوله برخوردار بوده و از سویی لوله های انعطاف پذیر توانایی تحمل تغییر شکل و جلوگیری از ایجاد تمرکز تنش را نسبت به مجاری صلب بیشتر دارند.

کلیدواژه ها:

المان های Plane ۴۲ و Plane ۸۲ ، انسیس ، خط انتقال آب ، لوله فولادی ، مصالح پرکننده ترانشه