Numerical modeling of buried segmented pipeline response to earthquake ground motion

Deprem altyapılara önemli hasarlar vermekte ve hayatın devamlılığı için önemli servisler olan su hatları kullanım dışı kalabilmektedir. Boru hatlarının kalıcı zemin deformasyonları altındaki mekanik davranışının anlaşılması ve iyileştirilmesi, olası hasarı azaltmak ve servis sürekliliğini sağlamak açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, gömülü eklemli sünek demir boruların üç boyutlu numerik modelleri kurulmuş, doğrultu atılımlı yüzeysel faylanma altındaki doğrusal olmayan davranışı incelenmiştir. Boru hattı davranışında kritik rolü olan fay geçiş açısı, pozisyonu ve vektörü değişken parametreler olarak seçilmiş, farklı faylanma senaryoları ve zemin modelleri altında performansı toplamda 20 senaryo ile değerlendirilmiştir. Modellerin geçerliliği literatürdeki laboratuvar deneyleri ve numerik analizler kullanılarak doğrulanmıştır. Sonuçlar, fay hattının boru hattı eksenine dik olarak geçtiği durumlarda sistemin en fazla deplasmanı tolere edebildiğini göstermektedir. Daha dar fay geçiş açıları boru hattında eksenel ayrılmalara veya basınca neden olmuştur. Boru hattında, basınca maruz kaldığında malzeme sınırlarını aşarak eklem ezilmesi; çekme kuvvetlerinin etkili olduğu senaryolarda ise eklemlerin ayrılması ile sonuçlanan bir hasar gözlemlenmiştir. Çekme senaryolarında fay hattı doğrudan bir eklemden geçtiğinde boruların birbirine kilitlendiği bir olay gözlemlenmiş, ve bunun hasarı geciktirdiği veya tamamen önlediği tespit edilmiştir. Sonuçlarda boru hattı performansının tasarım kriterlerine oldukça duyarlı olduğu görülmüştür; örneğin, eklemlerin ayrılma eşiği kriterindeki 2 cm'lik bir artış, sistemin 20 cm kadar daha fazla fay deplasmanına dayanmasını sağlamıştır. Zemin modellerinin çekme durumlarında borunun davranışına etkili olduğu, basınç senaryolarında ise erken hasar nedeniyle etkisinin sınırlı kaldığı görülmüştür.