روش طراحی سگمنت‌های پیش ساخته بتن الیافی در تونل‌ با استفاده از روش تحلیل تیر- فنر (مطالعه موردی: تونل خط 2 متروی شیراز)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده فنی‌، دانشگاه قم، قم، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی‌، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

گسترش استفاده از ماشین­های حفاری مکانیزه تونل در پروژه­های تونل­سازی باعث استفاده روزافزون از سگمنت­های پیش­ساخته بتنی شده ­است. امکان استفاده از بتن الیافی به عنوان یک جایگزین برای بتن مسلح شده با آرماتور با توجه به بهبود عملکرد بتن با الیاف و همچنین صرفه اقتصادی آن، موضوعی مطرح در مهندسی عمران است. آرماتورهای مسلح­کننده در برابر تنش­های نقطه­ای سگمنت­های بتنی، مانند نیروهای اعمالی متمرکز که در طول مراحل ساخت به سگمنت وارد می­شود، موثرند. از طرفی بتن­های الیافی در برابر تنش­های گسترده مانند تنش­هایی که ناشی از فشار زمین و آب زیرزمینی به سازه وارد می­شود، عملکرد بهتری دارند. به دلیل وجود هر دو نیروی متمرکز و گسترده، سگمنت­های پیش­ساخته تونل­ می­تواند به صورت ترکیبی از آرماتور و الیاف ارائه شود. در این پژوهش، با توجه به روش مطرح شده در دستورالعمل­  ACI 544.7R به مدل­سازی با روش تیر-فنر به صورت دوبعدی در نرم­افزار SAP2000 و طراحی سازه تونل سگمنتی تحت بارهای گذرا و مراحل تولید سگمنت، بارهای گذرا در مراحل ساخت و بارهای دائمی در مرحله بهره­برداری پرداخته شده است. با توجه به مشخصات پروژه درنظرگرفته­شده و بارهای اعمالی بر آن، سگمنت بتنی با 5/0 درصد الیاف فولادی به تنهایی پاسخگوی بارهای وارده نبود و از آرماتور برای جبران مقاومت استفاده شد و سگمنت بتنی پیش ساخته با ترکیب آرماتور و الیاف فولادی برای طراحی پیشنهاد شد. در نهایت مدل پیشنهادی منجر به کاهش 30 درصدی مصرف آرماتورهای فولاد گردید.

کلیدواژه‌ها


-A. Caratelli, A. Meda, and Z. J. S. C. Rinaldi, (2012), "Design according to MC2010 of a fibre‐reinforced concrete tunnel in Monte Lirio, Panama," Vol. 13, no. 3,
pp. 166-173.
 
-A. De La Fuente, A. Blanco, P. Pujadas, and A. Aguado, (2013), "Advances on the use of fibres in precast concrete segmental linings," in Proceedings of international fib symposium engineering a concrete future: technology, modelling and construction. Tel Aviv, 2013, pp. 691-4.
 
-ASTM C39 Standard, (2010), "Standard Test Methods for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens".
 
-ACI Committee, (1999), "Building code requirements for structural concrete:(ACI 318­) and commentary (ACI 318R-99)," American Concrete Institute.
 
-B. Schniitgen, (2003), "Design of precast steel fibre reinforced tunnel elements," in PRO 31: International RILEM Workshop on Test and Design Methods for Steel Fibre Reinforced Concrete-Background and Experiences, Vol. 31, pp. 145-146.
 
-U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, (2009), “Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels — Civil Elements”, National Highway Institute, New York.
 
-SAP2000 Software Manual, California, (2005), "Structural Analysis Program".
 
-G. Plizzari, G. J. T. Tiberti, and U. S., (2006), “Technology, Steel fibers as reinforcement for precast tunnel segments", Vol. 21, No. 3, pp. 438-439.
 
-J. Romualdi and G. B. Batson, (2008), "Mechanics of crack arrest in concrete," 0870312693.
 
-J. Walraven, (1999), "The evolution of concrete", Structural Concrete, P1, No. 1,
pp. 3-12.
 
-J. N. Cernica, (1995), “Geotechnical engineering: soil mechanics”, Wiley, New York.