بررسي عددي رفتار دال مسلح شده با الياف فولادي به منظور بكارگيري در خطوط ريلي بدون بالاست

Numerical Investigation of the Behavior of Steel Fibre Concrete Reinforcement Slab Track for Use on Ballastless Slab Track of Railway

بكارگيري الياف درسازههاي بتنآرمه بجاي آرماتور و يا در تركيب با آنها داراي مزايايي از جمله افزايش انعطافپذيري ، جذب انرژي و كنترل ترك ميباشد. مطالعات آزمايشگاهي در خصوص عملكرد دال ها با الياف فولادي صورت گرفته ليكن مطالعه عددي مشخصي كه مشخصات الياف مستقيما در روند تحليل وارد شود انجام نشده است. در تحقيق حاضر تركيب الياف فولادي با بتن به روش اجزاي محدود شبيهسازي شده و با كار آزمايشگاهي دال اليافي موجود مقايسه و معتبرسازي شده است. سپس با توسعه مدل، دال خط اليافي متكي بر بستر ارتجاعي تحت بار متحرك شبيه سازي شده است. نتايج نشان دهنده آنست كه در محدوده بار سرويس وجود الياف تاثير چنداني بر نيروهاي برشي و خمشي دال نداشته است. در ادامه با استفاده از آيين نامه FIB روند طراحي بتن هاي اليافي و امكان استفاده از الياف در دال خط ها بررسي شده است. نتايج نشان دهنده آنست كه استفاده از الياف به تنهايي در دال خط مقاومت خمشي لازم براي تحمل بارهاي وارده را نداشته و عرض ترك نيز چندين برابر مقدار مجاز آيين نامهها بدست مي آيد. در نتيجه، از تركيب الياف و آرماتور براي كنترل ترك استفاده شده و گراف هاي طراحي تركيب الياف و آرماتور در دال خط بدست آمده است. نتايج نشان دهنده آنست كه با افزودن الياف، ميزان آرماتور موردنياز كمي كاهش و عرض ترك مقدار قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد. براي مثال در شرايط بار محوري 25 تن، سرعت بار كياومتر بر ساعت 120 و سختي 20000 با درصدهاي حجمي الياف 0/25، 0/5 و 0/75، آرماتور مصرفي 3/5 4/9و 6/3 درصد كاهش و عرض ترك بترتيب 26،30 و 35 درصد كاهش مي يابد.

The use of steel fibre instead of Rebar reinforcement or in combination with them have advantage such as increasing flexibility, energy absorption and control of crack­. Laboratory studies have been performed on the performance of slabs with steel fibres, but no specific numerical study has been performed that enters the fibre properties directly into the analysis process. Steel fibre concrete in this study modeled with finite element method and laboratory work with existing fibre-reinforced slab ‌ compare and validate. Then, with the development of fibre-reinforced slab track model, relies on the rebound under the bed moving a simulated load. The results show that the presence of fibres in the service load range has little effect on the shear and flexural forces of the slab.In the following, using FIB regulations, the process of designing steel fibre concretes and the possibility of using steel fibres in slab track is examined. The results show that the use of fibres in the slab alone does not have the necessary flexural strength to withstand the incoming loads and the crack width is obtained several times the allowable value of the regulations. As a result, the combination of fibres and reinforcement is used to control cracks and the design graph of the combination of fibres and reinforcement in the slab is obtained. The results show that with the addition of fibres, the amount of reinforcement required is slightly reduced and the crack width is significantly reduced. For example, in the case of axial load of 25 tons, load speed of 120 km / h and hardness of 32,000 kN/m with fibre volume percentages of 0.25, 0.5 and 0.75 in slab track model, the reinforcement used is reduced by 26­, 30 and 35% respectively.as well as crack width used is reduced by 3.5­, 4.9 and 6.3% respectively.