عنوان پایان‌نامه
بررسی جایگزینی میلگرد با الیاف فلزی در استحکام قطعات سگمنتی حفاری مکانیزه تونل- مطالعه موردی: تونل چم شیر
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3164;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72654;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3164;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72654
- تاریخ دفاع
- ۱۳ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمد اعزازی
- استاد راهنما
- سیدمحمدفاروق حسینی
- چکیده
- سیستم نگهداری تونل های حفر شده به وسیله ماشین های تمام مقطع (TBM) از مجموعه ای از قطعات پیش ساخته بتنی تشکیل یافته است. این قطعات در محلی خارج از تونل تولید شده و جهت نصب به وسیله ماشین حفار، به داخل تونل منتقل می شوند. بکارگیری الیاف در بتن به عنوان تقویت کننده‌ای است که از جمله مزایای آن افزایش سرعت ساخت و کاهش هزینه‌های کارگری می‌باشد. هدف از این پایان نامه بررسی رفتار بتن الیافی برای بکارگیری در سگمنت‌های بتنی تونل چم‌شیر می‌باشد. بدین منظور ابتدا با انجام مطالعات آزمایشگاهی روی بتن الیافی، ویژگی‌های مکانیکی آن مشخص شده است. سپس با مدل‌سازی تیر خمشی الیاف‌دار و آرماتوری و ترکیب آرماتور – الیاف رفتار خمشی مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که با بکارگیری الیاف به مقدار kg/m3 50 در بتن، مقاومت کششی و خمشی به میزان 40 تا 60 درصد نسبت به بتن بدون الیاف افزایش می‌یابد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که با افزایش قطر الیاف، مقاومت بتن کاهش می‌یابد. نحوه پخش الیاف و جهت یافتگی آن در میزان مقاومت نهایی بسیار موثر است و لذا برای بتن الیافی بهتر است به جای اعلام یک مقدار واحد برای مقاومت یک بازه مقاومتی بیان و در طراحی مد نظر قرار گیرد. همچنین در این مطالعه با مدل عددی تیر خمشی رفتار ممانی بتن الیافی، آرماتوری و ترکیب آرماتور – الیاف بدست آمده است و برحسب ممان وارده بر سازه می‌توان مناسب بودن آن را تعیین کرد. به منظور شناخت آسیب های وارده به سگمنت های بتنی، بازدیدهای میدانی از تونل چم شیر انجام شد. پس از شناخت آسیب های وارده به این قطعات، اطلاعات مربوط به داده های جمع آوری شده از بازدیدهای مذکور مورد تحلیل آماری قرار گرفت. طبق تحلیل انجام شده در 31/73% سگمنت الیافی و 21/62% سگمنت آرماتوری آسیب اتفاق افتاده است. بیش از 50% آسیب وارده به سگمنت به صورت ترک ایجاد شده در بخش میانی سگمنت می‌باشد. برای بررسی علت این آسیب مدل عددی سگمنت با درصدهای مختلف الیاف و آرماتور تحت بار وارده از سوی جک ماشین حفار شبیه‌سازی شد. نتایج مدل عددی نشان داد که سگمنت با الیاف kg/m3 50 و سگمنت با ترکیب الیاف – آرماتور بهترین مقاومت را در مقابل بار ایجاد کننده آسیب دارا می‌باشد. همچنین بررسی ها بیان گر این نکته است که جهت جلوگیری از ترک‌خوردگی سگمنت های بتنی، امتداد نیروی وارده از سوی جک TBM با محور سگمنت های بتنی، نبایستی بیش از 5/7 درجه برای سگمنت الیافی و بیش از 5 درجه برای سگمنت آرماتوری باشد. کلمات کلیدی: TBM، بتن الیافی، سگمنت الیافی، مدل عددی
- Abstract
- Support system for excavated tunnels by Tunnel Boring Machine (TBM) consists of several precast concrete segments parts. These parts are produced outside of the tunnel, then delivered to the tunnel to be install by TBM. Some Advantages of using steel fiber as reinforcing in concrete (fiber-reinforced concrete) are increasing manufacturing speed and reducing labor costs. The aim of this thesis is to investigate the behavior of fiber-reinforced concrete for utilization in segments of Chamshir’s tunnel. For this purpose at first the mechanical properties of fiber-reinforced concrete have been determined by experimental studies. Then, numerical analysis of flexural behavior of fiber, conventional and fiber-conventional reinforced concrete beams are investigated. By using 50 kg/m3 of fiber in concrete, the experimental results show that tensile and flexural strength increases between 40% to 60%. Also, the results show that as the fiber diameter increases the strength is decreased. Distribution and orientation of the fibers affects the total strength. Therefore, for the fiber-reinforced concrete it is better to consider an interval of the magnitude of the strength rather than an exact amount. Also in this study flexural behavior of the fiber, rebar and rebar-fiber reinforced concrete are investigated. To understand the type of damages that have occurred in segments, field visits have been carried out in Chamshir’s tunnel. The data collected from the site were analyzed statistically. According to the analysis, 73/31% of fiber reinforced concrete segments and 62.21% of conventional segments have been damaged. More than 50% of the damages in segments was like a crack in the middle of the segments. For investigating the cause of these damages, numerical simulation with different percentage of fiber and conventional, under load pressure from TBM’s jack was carried out. Results of numerical model show that segment containing 50 kg/m3 fiber and segment with combination of fiber-conventional have better strength against the load machine which cause damages. The study indicates that in order to prevent concrete segment cracking, inclination between concrete segment axis and TBM’s jack load should not be more than 7.5? in fiber segments, and not more than 5? in conventional segments. Keywords: TBM, fiber-reinforced concrete, fiber reinforced concrete segment, numerical simulation
