14228

مروري بر ادبيات فني شكست مود تركيبي طرح مخلوط تراورس بتني تقويت شده با الياف

1400

آقاي دكتر جبارعلي ذاكري

تراورس در خطوط ريلي بالاستي به عنوان نگهدارنده‌ي ريل‌ها در يك صفحه براي تامين و حفظ هندسه خط‌آهن و نيز انتقال بارهاي وارده از ريل‌ها به لايه‌ي بالاست نقش مهمي ايفا مي‌كنند. اولين تراورس‌هاي مورد استفاده در خطوط‌ريلي، تراورس‌هاي چوبي بودند كه بعد از آن، تراورس‌هاي فلزي و در دهه‌هاي اخير تراورس‌هاي بتني روي كار آمدند. همچنين در دهه‌ي اخير توليد و استفاده از تراورسهاي كامپوزيتي نيز به دليل مشخصات بهتر نسبت به ساير انواع آن، در حال توسعه و رشد است. علت تغيير جنس تراورس‌ها و جايگزين شدن با مصالح ديگر از جنس چوبي به فلزي و سپس بتني پيش‌تنيده، غلبه بر ضعف‌هايي است كه در هر‌كدام از آنها بود. تراورس‌هاي كامپوزيتي با اضافه يا جايگزين كردن مواد و مصالح در تركيب پايه‌ي تراورس‌هاي بتني ساخته مي شوند. اين تراورس‌ها كه در متون علمي و آيين نامه‌هاي ريلي به نام تراورس‌هاي مهندسي‌شده نيز شناخته مي‌شوند؛ زيرا هدف از توليد تراورس‌هاي كامپوزيتي بهبود مشخصات فني آن نسبت به انواع تراورس‌هاي مرسوم (به ويژه تراورس بتني كه رايج ترين نوع تراورس است) مي‌باشد. لازم به توضيح است كه بهبود همزمان كليه مشخصات فني تقريباً نشدني است؛ زيرا كه بررسي پژوهش‌هاي انجام شده در اين زمينه نشان داده است كه به طور معمول بهبود يك يا چند مشخصه، با تضعيف يك يا چند مشخصه ديگر نيز همراه است كه اين امر حاكي از اهميت بالاي انتخاب مصالح و افزودني‌ها است. تحقيقات انجام شده نشان داده است كه ضعف اصلي تراورس‌هاي بتني مورد استفاده در خطوط ريلي سراسر دنيا ترك‌خوردگي و رشد ترك در آن هاست كه سبب كاهش عمر مفيد بهره‌برداري تراورس و تحميل هزينه‌هاي گزاف مازاد نگهداري و تعميرات به صاحبان خطوط ريلي مي‌شود. در كشور ايران نيز تراورس بتني به وفور در كليه خطوط ريلي استفاده مي‌شود كه ترك‌خوردگي و خارج شدن آن از چرخه‌ي بهره برداري شايع ترين ضعف اين تراورس است. ترك‌ها مي‌توانند به عنوان هسته‌اي بحراني براي شكست تراورس باشند كه از به هم پيوستن و رشد متناوب آن‌ها شكست نهايي اتفاق مي‌افتد؛ بنابراين مطالعه ايجاد، گسترش و به هم پيوستن اين ترك‌ها در پيش‌بيني فرايند شكست نقش مهمي را ايفا مي‌كنند. يك ترك در يك جسم در معرض سه نوع بارگذاري مختلف ميتواند قرار بگيرد كه سطح ترك درگير جابجايي شود. رفتار مكانيكي جسم جامد شامل يك ترك با اندازه و شكل خاص مي‌تواند با ارزيابي كردن ضريب شدت تنش (KI،KII و KIII) پيشگويي شود. در علم مكانيك شكست شرايط بحراني يك قطعه تركدار با استفاده از ضرايب شدت تنش تخمين زده ميشود و براي آگاهي از وضعيت شروع و رشد ترك و درنهايت شكست قطعه، تعيين ضرايب شدت تنش به‌طور كامل ضروري است. بر اساس تحقيقات انجام شده، بسياري از مسائل مكانيك شكست به صورت مود تركيبي مي‌باشند. مود تركيبي به دو صورت ايجاد مي‌گردد: بار اعمالي به صورت تركيبي باشد و يا بين امتداد ترك و جهت بار اعمالي زاويه غير صفر وجود داشته باشد. به‌كارگيري بتن غيرمسلح به علت تردي آن به غير از سازه‌هاي وزني عملاً كاربرد چنداني ندارد. اين عيب عمده بتن در عمل با مسلح كردن آن به‌وسيله ميلگردهاي فولادي يا آرماتور برطرف مي‌گردد؛ اما از آنجاكه آرماتور منحصراً بخش كوچكي از مقطع را تشكيل مي‌دهد تصور اين‌كه مقطع بتن يك مقطع ايزوتروپ و هموژن است چندان صحيح نخواهد بود. به منظور بهينه كردن عملكرد آرماتور، اليافي هستند كه به صورت تصادفي در ميان مخلوط بتن پراكنده مي‌شوند. به منظور ايجاد شرايط ايزوتروپي و نيز كاهش ضعف شكنندگي و تردي جسم بتن تا حد ممكن در چند دهه اخير از رشته‌هاي نازك الياف كه در تمام حجم بتن به طور همگن و در هم پراكنده مي‌گردد، استفاده مي‌شود. خصوصيات فيزيكي بتن مسلح اليافي به صورت گسترده از خواص الياف تأثير مي‌گيرد كه شامل نسبت حجمي الياف، نوع و آرايش‌يافتگي الياف و پيوند بين الياف و مخلوط بتن مي‌شود.

12/5/2022 12:00:00 AM

85101

1403/09/17

Review of the technical literature on the mixed mode failure of fiber-reinforced concrete sleeper mix design

تراورس كامپوزيت , الياف مسلح كننده , ترك , مكانيك شكست , مود شكست

Composite sleeper , Reinforcing fibers , crack , Fracture mechanics , Fracture modes