• شماره ركورد
    31727
  • پديد آورنده

    مرتضي شرافت

  • عنوان
    بررسي آزمايشگاهي شكست مود تركيبي طرح مخلوط تراورس بتني تقويت شده با الياف
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي خطوط راه آهن
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/06/20
  • استاد راهنما
    دكتر جبارعلي ذاكري
  • استاد مشاور
    دكتر سعيد محمد زاده
  • دانشكده
    مهندسي راه آهن
  • چكيده
    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 ترك¬دار 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 در پايان¬نامه حاضر به بررسي اثر دو نوع الياف فولادي و تركيب آن¬ها با الياف پلي¬پروپلين با درصدهاي مختلف بر روي چقرمگي شكست حالت تركيبي بتن پرداخته شده است. هدف از بررسي¬هاي صورت گرفته،مشاهده تاخير و يا عدم تاخير در شروع رشد ترك در بتن، گسترش آن و در نتيجه آن شكست بتن بود.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/09/17
  • عنوان به انگليسي
    Experimental investigation of the mix mode failure of fiber-reinforced concrete sleeper design
  • تاريخ بهره برداري
    9/10/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    مرتضي شرافت

  • چكيده به لاتين
    Sleeper in ballast railway lines perform an important role as a holder of rails in one plane to provide and maintain the geometry of the railway line and transfer the loads from the rails to the ballast layer. The first sleepers used in railway lines were wooden sleepers, after which metal sleepers and concrete sleepers were used in recent decades. Also, in the last decade, the production and use of composite sleeper is developing and growing due to its better characteristics than other types. The reason for changing the type of sleeper and replacing them with other materials from wood to metal and then prestressed concrete is to overcome the weaknesses that were in each of them. Composite sleeper are made by adding or replacing materials in the base composition of concrete sleeper. These sleepers, which are also known as engineered sleepers in scientific texts and railway regulations; Because the purpose of producing composite sleepers is to improve its technical characteristics compared to conventional sleepers (especially concrete traverse which is the most common type of sleeper). It is necessary to explain that the simultaneous improvement of all technical specifications is almost impossible; Because the research conducted in this field has shown that usually the improvement of one or more characteristics is accompanied by the weakening of one or more other characteristics, which indicates the high importance of the selection of materials and additives. Research has shown that the main weakness of concrete sleepers used in railway lines around the world is cracking and crack growth in them, which reduces the useful life of the traverse and imposes excessive costs of excess maintenance and repairs on the owners of railway lines. In Iran, concrete sleepers are widely used in all railway lines, and the most common weakness of this sleeper is its cracking and out of service cycle. Examining the regulations for the design of concrete sleepers has shown that despite paying special attention to satisfying the minimum mechanical and technical specifications mentioned in these regulations, addressing the issue of controlling the noncracking of concrete sleepers to the extent of visual inspection during their delivery and use is limited. and there is no standard for measuring the resistance of concrete sleepers against cracking and its growth. Cracks can act as a critical core for sleeper failure, and from their interlacing and alternate growth, ultimate failure occurs, Therefore, the study of the creation, expansion and joining of these cracks play an important role in predicting the failure process. A crack in an object can be exposed to three different types of loading, when the crack surface is involved in displacement. The mechanical behavior of a solid body including a crack with a specific size and shape can be predicted by eva‎luating the stress intensity coefficient (KI, KII and KIII). In the science of fracture mechanics, the critical condition of a cracked part is estimated by using stress intensity coefficients, and to know the state of crack initiation and growth and ultimately the failure of the part, it is necessary to determine the stress intensity coefficients completely. According to the researches, many of failure mechanics problems are in the form of mixed mode. The combined mode is created in two ways: the applied load is combined or there is a non-zero angle between the crack extension and the direction of the applied load. The use of non-reinforced concrete is practically not useful except for heavy structures due to its brittleness. This major defect of concrete can be solved by arming it with steel bars or reinforcement; But since the reinforcement only forms a small part of the cross-section, the idea that the concrete cross-section is an isotropic and homogeneous cross-section will not be very correct. In order to optimize the performance of the reinforcement, there are fibers that are randomly dispersed among the concrete mix. In order to create isotropy conditions and to reduce the brittleness and brittleness of the concrete body as much as possible, in the last few decades, thin strands of fibers are used, which are homogeneously dispersed in the entire volume of concrete. The physical properties of fiber-reinforced concrete are widely affected by the properties of fibers, which include the volume ratio of fibers, the type and arrangement of fibers, and the bond between fibers and the concrete mixture. In this thesis, the effect of two types of steel fibers and their combination with polypropylene fibers with different percentages on the fracture toughness of the composite state of concrete has been investigated. The purpose of the investigations was to observe the delay or lack of delay in the initiation of crack growth in concrete, its expansion and, as a result, the failure of the concrete.
  • كليدواژه هاي فارسي
    تراورس كامپوزيت , الياف فولادي , ترك , مكانيك شكست , مود شكست
  • كليدواژه هاي لاتين
    composite sleeper , steel fibers , crack , Fracture mechanics , Fracture modes
  • Author
    morteza sherafat
  • SuperVisor
    dr.zakeri