Особенности анализа сейсмостойкости магистральных трубопроводов

Рассмотрены проблемы расчета напряжений в магистральных подземных трубопроводах при сейсмическом воздействии. Показано, что напряжения изгиба, возникающие в трубопроводе при прохождении сейсмической волны, невелики и не должны повлечь за собой опасные для него последствия (исключением являются участки с высокими местными напряжениями: окрестности дефектов, отводов, тройников). Значительную опасность представляют большие подвижки грунта, которые могут возникнуть в зонах тектонических разломов. В этих случаях смещения грунта могут исчисляться метрами, что должно приводить к высоким напряжениям. Для анализа напряжений, возникающих в трубе в зоне подвижки грунта, использован метод конечных элементов, реализованный в программе LS-DYNA. Показано, что учет больших деформаций при применении формулировки Лагранжа требует исключения части элементов из модели в ходе расчета и приводит к ошибкам, идущим не в запас прочности. Комбинированный подход (подход Лагранжа для трубы, деформации которой не слишком велики, и подход Эйлера для грунта) лишен этого недостатка и предоставляет возможность анализировать последствия больших смещений грунта. Разработана полностью параметризованная модель, позволяющая при минимальных затратах труда разработчика выполнять расчеты по сравнению эффективности различных мер: изменения профиля траншеи (что особенно важно для горизонтальных смещений), свойств и толщины слоя засыпки, свойств и толщины стенки материала трубы. В качестве одного из нестандартных приемов обеспечения безопасности рассмотрено применение труб с ребрами.