23193

شبيه سازي رفتار استاتيكي و ديناميكي تراورس بتني B70 مسلح با ميلگردهاي فايبرگلاس تحت اثر لنگر هاي مثبت و منفي در مركز و تكيه گاه

كارشناسي ارشد

مهندسي طراحي خطوط راه آهن

1399/08/06

دكتر مرتضي اسماعيلي

راه آهن

تراورس ها المان¬هايي از روسازي خطوط بالاستي هستند كه بين ريل و بالاست قرارگرفته و وظيفه¬ي انتقال نيروهاي وارده و كاهش تنش هاي اعمالي به زير سازي را بعهده دارند. به دلايل مختلفي از جمله نفوذ يون¬هاي نمك و سولفات به داخل بتن و كاهش خاصيت قليايي در اطراف تاندون ها، اين رشته ها دچار زنگ¬زدگي و افزايش حجم شده و تراورس¬هاي بتني پيش¬تنيده بكار¬رفته در طول خط در نواحي كويري و ساحلي ترك خورده و در نهايت از بين مي¬روند. لذا بكارگيري ميلگردهاي با الياف GFRP بدليل مقاومت بالا در مقابل خوردگي مي¬تواند يكي از راهكار¬ها براي رفع اين مشكل محسوب گردد. در اين تحقيق ابتدا رفتار و خواص تيرهاي بتني پيش¬تنيده مسلح با ميلگردها الياف GFRP بررسي شده و سپس با مدلسازي تراورس بتني B70 مسلح با ميلگردهاي فولادي و فايبرگلاس و انجام آزمايش هاي خمشي ذكر شده در آيين نامه¬هاي معتبر و مقايسه¬ي نتايج هر دو نوع تراورس با آزمايش¬هاي ذكر شده، رفتار مكانيكي و دينامكي آن¬ها نسبت به هم مقايسه شده است. سه نوع تراورس بتني با سه مقدار متفاوت از پيش-تنيدگي (پيش¬تنيدگي معادل 30، 50 و 80 درصد مقاومت نهايي تاندون) و تراورس كامپوزيتي با پيش-تنيدگي معادل 50 درصد كشش نهايي ميلگرد GFRP مدل شده است. رفتار تراورس كامپوزيتي با پيش-تنيدگي 50 درصد شبيه رفتار تراورس بتني عادي با پيش¬تنيدگي 30 درصد بوده و تشابه رفتار مكانيكي و ديناميكي(جابجايي و ظرفيت باربري) بين دو نوع تراورس مشهود است. در حالت بارگذاري ديناميكي ظرفيت باربري در خمش منفي وسط دهانه با اختلاف شيب 8 درصد و در حالت خمش مثبت در نشيمنگاه با اختلاف شيب 20 درصد نسبت به حالت استاتيكي كاهش مي¬يابد. بدليل مدول الاستيسيته كمتر ميلگردكامپوزيتي جابجايي قائم تراورس هاي مدلسازي شده با آن ها حدود 70 % بيشتر است. تنش ها در حالت مدلسازي از مقادير تنش در حالت محاسباتي كمتر بوده و قابل قبول است. در حالت بهره برداري نيز مقادير تنش كمتر از مقادير مجاز بوده جز در حالت تنش منفي در وسط دهانه كه حدود 7 مگاپاسكال بيشتر است. در صورت استفاده از ميلگردهاي كامپوزيتي با مقاومت¬هاي بالاتر و بدليل مقاومت در برابر خوردگي ميلگردهاي كامپوزيتي در تراورس ها مي¬توانند جايگزين خوبي براي تاندون فولادي باشند.

1399/10/22

Simulation of static and dynamic behavior of B70 reinforced concrete sleeper with fiberglass rebars under the effect of positive and negative anchors in the center and abutment

10/28/2021 12:00:00 AM

Concrete sleepers are elements of the pavement of overhead lines that are located between the rails and the ballast and are responsible for transferring the incoming forces and reducing the stresses applied to the substructure. Due to various reasons, such as the penetration of salt and sulfate ions into the concrete and the decrease in alkalinity around the tendons, these filaments have rusted and increased in volume, and prestressed concrete beams used along the line in Desert and coastal areas are cracked and eventually destroyed. Therefore, the use of rebars with GFRP fibers due to high resistance to corrosion can be one of the solutions to solve this problem. In this research, first the behavior and properties of prestressed concrete beams reinforced with GFRP fiber rebars are investigated and then by modeling B70 reinforced concrete traverse with steel and fiberglass rebars and bending tests mentioned in valid regulations and comparing the results. Both types of traverse are compared with the mentioned experiments, their mechanical and dynamic behavior towards each other. Three types of concrete sleepers are modeled with three different values of prestressing (prestressing equivalent to 30, 50 and 80% of final tendon strength) and composite sleepers with prestressing equal to 50% of final tension of GFRP rebar. The behavior of composite traverse with 50% prestressing is similar to the behavior of normal concrete traverse with 30% prestressing and the similarity of mechanical and dynamic behavior (displacement and bearing capacity) between the two types of traverse is evident. In the case of dynamic loading, the bearing capacity decreases in the negative bending in the middle of the span with a slope difference of 8% and in the case of positive bending in the seat with a slope difference of 20% compared to the static mode. Due to the lower modulus of elasticity of composite rebars, the vertical displacement of the concrete sleepers modeled with them is about 70% higher. Stresses in the modeling mode are less than the values in the computational mode and are acceptable. In the operation mode, the stress values are less than the allowable values, except in the negative stress mode in the middle of the opening, which is about 7 MPa more. If you use composite rebars with higher strengths and because of the corrosion resistance of composite rebars in traverse can be a good alternative to steel tendons.

پيش تنيدگي , بتن پيش تنيده , تراورس بتني , تاندون فولادي , الياف GFRP

Prestressing , Prestressed concrete , Concrete sleeper , Steel ¬tendon , GFRP fibers