بخشی از مقاله
چکیده
خطوط انتقال اب شهری به عنوان قسمتی از یک شبکه حیاتی محسوب می گردند . شریان حیاتی عبارتند از سازه هایی که زندگی جوامع شهریرا تحت تاثیر خود قرار می دهند. مشخصه ای که یک شریان حیاتی را از دیگر سازه ها متمایز می سازد امتداد یافتن آن به موازات زمین و طویل بودن یک بعد آن نسبت به سایر ابعاد خود می باشد .این خصوصیت باعث گستردگی و گذر از یک ناحیه جغرافیایی وسیع می شود و شریان حیاتی را با حطرات لرزه ای بسیار و شرایط گوناگون خاک مواجه می سازد .در این مقاله تاثیر زلزله بر خطوط انتقال آب شهری مورد بررسی قرار گرفته است . بدین جهت ، درابتدا به منظور آشنایی با مفهوم شریان های حیاتی چگونگی تاثیر خطرات لرزه ای بر آنها ذکر می گردد .در نهایت مدهای گسیختگی ودلایل اهمیت طراحی لرزه ای این سیستم ها عنوان می گردد.
مقدمه
ناصرعبدالخانی و همکاران در مقاله ای تحت عنوان " ارتباط قطر با آسیب پذیری لرزه ای خطوط انتقال آب و فاضلاب منطقه گلستان اهواز " به بررسی قطر لوله ها جهت کاهش خسارتهای ناشی اززلزله برروی خطوط لوله انتقال آب وفاضلاب پرداختند .
این مطالعه بصورت مقطعی برروی شبکه آب وفاضلاب منطقه گلستان اهوازدر سال 1392 انجام شدواطلاعات مربوط به جنس خاک - ماسه رسی دارای وزن مخصوص = 2 17.5Kn /m ، مدول ارتجاعی ، E= 15mpa ، زاویه اصطکاک داخلی 25 درجه وضریب پواسون 0.25 میباشد. - ، قطر وجنس لوله - پلی اتیلن سنگین دارای چگالی بامدول الاستیسیته E= 857GPa ، ضریب پواسون V=0.39 و وهمچنین تنش تسلیم 7.90mpa میباشد. در جدول شماره 1 مشخصات مدل مورد نیاز آمده است.
جدول -1 مشخصات مدل ها جهت بررسی تغییرات قطر و ضخامت بر پاسخ لوله
آقایان بعد ازنتایج حاصل از مدل سازی را که در شکل های زیر نشان داده شده ا ست.
همانطورکه از نتایج این بخش مشاهده گردید با افزایش قطر و ضخامت، پاسخ های لوله مانند تغییر شکل محوری و تنش کاهش چشم گیری خواهد داشت .همچنین محل پلاستیک شدگی به میانه های لوله منتقل خواهد شد .جهت بررسی مناسب تر، نمودار تغییرات تغییر شکل، تنش و محل پلاستیک شدگی با تغییرات قطر لوله نشان داده شده است.
در مطالعه ایی دیگر توسط خباز تمیمی در سال 1384 به بررسی آسیب پذیری سامانه های خطوط لوله مدفون پرداخته و انواع آسیبهای ناشی از زلزله بروی سامانه های خطوط لوله مدفون را بررسی و راهکارهای پایش و کاهش اثرات آن ارائه گردیده است.
سامانه های خطوط لوله به علت گستردگی و عبور از نواحی مختلف در معرض خطرات گوناگون قرار می گیرند و همچنینی به علت پر مولفه بودن و پیچیدگی آنها سبب می گردد که در برابر خطرات زمین لرزه از آسیب پذیری بالایی برخوردار باشند .همچنین سامانه های خطوط لوله به عنوان یکی از شریانهای حیاتی در کاهش و یا افزایش خسارات و آسیب پذیری ناشی از خطرات زمین لرزه نقش کلیدی دارند.
پژوهشگران با توجه به خسارات ناشی از زلزله بروی سامانه های خطوط لوله اقدام به توسعه روشهای بررسی رفتار لرزه ای خطوط لوله نمودند که هرکدام از تقسیم بندیهای ارائه شده دارای آسیب پذیری متفاوتی در برابر زلزله می باشند:
*خطوط لوله مدفون و غیر مدفون *خطوط لوله با اتصالات صلب و انعطاف پذیر *خطوط لوله انعطاف پذیر و صلب
*خطوط لوله تحت فشار و تحت جریان ثقلی همچنین بطور کلی بارهای وارد بر سامانه های خطوط لوله مدفون در طول مدت خدمت رسانی به شرح زیر می باشد: *بار خاکریز *سربار بار ترافیک
*فشار هیدرو استاتیک *بارهای نقطه ای *بار حاصل از وزن سیال و لوله
*بارهای ناشی از تغییرات شرایط آب و هوایی همانند یخبندان *بار حاصل از ارتعاشات لرزه ای
*بارهای ناشی از اثرات غیر مستقیم زلزله همانند روانگرایی ، زمین لغزش و گسلش *رفتار لوله های مدفون در زمین لرزه اثر زلزله بروی خطوط لوله مدفون بطور کلی به دو دسته زیر تقسیم می گردد:
اثر مستقیم : که شامل اثر انتشار امواج زلزله و تغییر شکلهای زمین بروی خطوط لوله مدفون می باشد .
اثر غیر مستقیم : که شامل اثرات ثانویه ناشی از حرکات زمینلرزه می باشد که این موارد شامل گسلش، روانگرایی و زمین لغزش می باشد.
بررسی ها انجام شده توسط ایگاچی وهمکاران بروی خرابی های زلزله سانفرانسیسکو مشخص نمود که اثرات خرابی ناشی از گسلش به مراتب بیشتر از اعوجاج ناشی از حرکات زمین لرزه می باشد و هرچه به گسل نزدیکتر باشد اثر تخریب بیشتر خواهد بود. بطور کلی تا حد امکان می بایستی از عبور لوله از گسل جلوگیری نمود .عوامل موثر بروی رفتار خط لوله در تقاطع با گسل شامل موارد زیر می باشد:
نوع گسل : انواع گسل شامل امتداد لغز ، نرمال ، معکوس و مورب تنشهای مختلفی در خطوط لوله ایجاد می کند .به عنوان مثال گسل نرمال تنش کششی در لوله ایجاد میکند درصورتی که گسل معکوس تنش فشاری ایجاد نموده و سبب کمانش لوله می گردد.
زاویه برخورد با گسل : این پارامتر در تعیین نوع تنش وارد بر لوله نقش مهمی دارد .تا حد امکان می بایستی زاویه برخورد به گونه ای انتخاب گردد تا در اثر گسلش تنش کششی در لوله ایجاد گردد.
طول مهار نشده موثر : با افزیش طول مهار نشده موثر در دو طرف گسل می توان از اثر گسل بروی لوله کاست.
مشخصات خطوط لوله : پارامترهایی همچون قطر ، ضخامت لوله و جنس لوله در میزان آسیب پذیری لوله در اثر گسلش تاثیر دارد.
نتیجه گیری
1. به منظور کاهش آسیب پذیری خطوط لوله در برابر نیروهای ناشی از زلزله پیشنهادات زیر ارائه می گردد:
2. استفاده از لوله های ضخیمتر
3. جایگزینی خطوط لوله و اتصالات ترد با سیستم خطوط لوله انعطاف پذیر
4. استفاده از اتصالات و زانوئی های با امکان تغییر زاویه برخورد
5. استفاده از لوله های کوتاه در سیستم خطوط لوله
6. دفن لوله در عمق مناسب
7. پایین آوردن تراز آبهای سطحی به منظور کاهش احتمال روانگرایی در خاک
8. شناسایی مناطق با احتمال وقوع زمینلغزش و ارائه راهکارهای پیشگیری شامل : افزایش پوشش گیاهی ، کاهش تراز آبهای سطحی و پایدارسازی شیروانی
9. هدایت خسارت به نقاط آسیب پذیر مشخص
.10 استفاده از یک سری لوله موازی با قطر کوچک بجای یک لوله با قطر بزرگ در هنگام عبور خطوط لوله از گسل
.11 استفاده از شبکه حلقوی بجای سامانه های شاخه ای مسدود .
12 استفاده از شیرهای اتوماتیک حساس در برابر شتاب به ویژه در سامانه های خطوط لوله گاز
