لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 15
رفتار سگمنت های کامپوزیتی (مرکب) برای تونل های حفر شده به روش مکانیزه
سگمنت های کامپوزیتی برای به دست آوردن حداکثر ظرفیت در پوشش تونل های حفر شده به روش مکانیزه که در معرض حداکثر فشار هیدرولیکی و فشار زمین و در اعماق زیر زمین قرار دارند، طراحی و توسعه یافته اند. این نوع سگمنت ها از صفحات فلزی متصل به یکدیگر که توسط بتنی باسیالیت بالا (روانی بالا) پر شده است و دارای اتصالات برشی (گل میخ های برشی) می باشد تشکیل شده اند. با این وجود، هنوز یک روش طراحی منطقی و عقلانی برای این نوع سگمنت ها طراحی و به وجور نیامده است زیرا رفتار و واکنش آنها هنوز واضح و مشخص نمی باشد. هدف از ارئه این مقاله، مطالعه و بررسی بر روی رفتار سگمنت های کامپوزیتی با 6 صفحه پوششی فولادی می باشد که این بررسی ها با استفاده از روش المان محدود و آزمایش خمش 4 نقطه ای صورت گرفته است. تاثیرات گل میخ های برشی و نیز ضخامت فولادی تأیید و مقادیر کمی آن ها نیز تخمین زده شده اند. ضمناً مدهای شکست سگمنت های کامپوزیتی نیز بررسی شده اند. مقایسات انجام گرفته نشان دهنده این مطلب می باشد که مدل المان محدود برای این نوع سگمنت ها مناسب می باشد و رفتار آن ها را با دقت بالایی پیش بینی می نماید.
مقدمه
تاسیسات زیر سطحی و زیرزمینی در شهرهای بزرگ نقش مهم و به سزایی دارند و شامل امکاناتی چون راه آهن ،مترو، تونل های راه،تونل های انتقال نیروی برق، تونل های گاز، ارتباطات، فاضلاب و زه کشی و مجاری عبور آب همچون کانال های انتقال آب و ... می باشد . در سال های اخیر د راعماق کمتر از 10 متر از سطح زمین ،تراکم و شلوغی زیادی وجود دارد، از این رو سازندگان و طراحان سازه ها و تاسیسات زیرزمینی در تلاش اند که تونل های راه با مقاطع بزرگ و کانال های انتقال آب زیر زمینی و ... د راعماق بیشتری اجرا گردند.
استفاده از فضاهای زیر زمینی در مناطق شهری رو به افزایش می باشد و د رکنار آن نیز تکنولوژی های حفاری های مکانیزه رو به پیشرفت قابل توجهی می باشند. در سالهای اخیر استفاده از فضاهای زیرزمینی فقط مختص حفاری های عمیق نمی باشد بلکه شامل توسعه دادن و افزایش مقاطع عرضی تونل ها و جایگزینی شکل دایره ای به شکل مستطیلی شکل و یا دیگر اشکال عرضی می باشد. ا زاین رو فشار زمین و فشار هیدرولیکی و در کل برآیند نیروهای وارده بر تونل افزایش می یابد،بنابراین سگمنت های مورد استفادهبرای تونل های حفاری شده به روش مکانیزه باید تحت شرایط سخت و دشوار ،کارایی مورد نیاز را برآورده کنند.
سگمنت های بتنی باید دارای ضخامت زیادی باشند . با افزایش ضخامت سگمنت ،وزن آن نیز افزایش می یابد و نیروی انسانی زیادی در پروسه تولید و جابجایی در کارخانه ،جابجایی و حمل و نقل از کارخانه به محل تاسیسات ،انتقال از محل تاسیسات به داخل تونل و در نهایت نصب و مونتاژ در محل سینه کار صرف می گردد. در ضمن باعث می شود که گوشه ها و کناره های سگمنت ها به آسانی آسیب ببیند که به علت وزن زیاد و کمبود مقاومت کششی سگمنت می باشد. ا زسوی دیگر هیزنه های تولید،نصب موقت، تقسیم کردن حمل و نقل و نصب هزینه عملیاتی خاکبرداری اضافی نیز افزایش می یابد زیرا افزایش مقدار حجم حفاری خاک متناسب با مجذور قطر خارجی حفاری می باشد. در سگمنت های فولادی برای بدست آورد مقدار ظرفیت باربری مورد نیاز و همچنین سختی و استحکام مورد نیاز برای فشار هیدرولیکی و فشار زمین بالا، فشار پایه های جک ماشین حفاری و فشار دوغاب پر کننده باید ازضفحات فولادی با ضخامت بیشتر استفاده نمود. به هر حال سگمنت های فولادی از لحاظ اقتصادی و نیز از لحاظ وضعیت جوشکاری نامناسب می باشند. سگمنت های شکل پذیر آهنی نیز همانند سگمنت های فولادی از لحاظ اقتصادی نامناسب و نامطلوب می باشند. (JSCE).
بنابراین نسل جدید سگمنت های کامپوزیتی که ترکیبی از یک جعبه شکل داده شده (منحنی شکل) فولادی با ضخامت کم به عنوان پوسته (پوشش) قالب و بتن باسیالیت بالا می باشند، طراحی و ایجاد گردیدند همانگونه که در شکل شماره 1 نشان داده شده است . این نوع از سگمنت های کامپوزیتی دارای مزایای زیر می باشند:
کاهش فرآیند و مدت زمان لازم جهت تولید سگمنت ها کامپوزیتی با استفاده از ورقه های فولادی (قاب یا چهارچوب اصلی) به عنوان قالب بتن و در نهایت حذف هزینه های مربوط به قالب بندی بتن
تولید سگمنتی با ابعادی با دقت بالا زیرا خمش ورقه های فولادی در طی عملیات جوشکاری به حداقل می رسد.
تولید و ساخت سگمنت به هر شکل دلخواهی زیرا دارای قابلیت جوشکاری بسیار خوبی می باشد
در هنگام نصب و مونتاژ به سادگی معیوب نمی گردد زیرا تمامی قسمت های خارجی آن با صفحات فولادی پوشیده شده است و دارای ترکیبی یکسان و یکنواخت می باشد.
نصب و مونتاژ آسان، زیرا سگمنت دارای استحکام بالایی می باشد. محل های اتصالی (سوراخ های اتصال) کم و دقت بالای ابعاد
کاهش هزینه های ساخت به علت کاهش قطر خارجی ماشین حفاری و کاهش میزان خاک حفر شده ،زیرا ضخامت سگمنت کاهش یافته است.
پایداری و مقاومت بالای گشتاور پیچشی زیرا دارای ظرفیت باربری بالایی می باشد.
مقاومت مخصوص بارگذاری برای ساختار مجاور و منحنی سخت ساختار توسط افزایش ضخامت صفحات پوسته.
طراحی و ساختی منطقی برای مقاومت در برابر زمین لرزه ، زیرا دارای شکل پذیری بالایی می باشد
با افزایش ضخامت شاه تیرهای اصلی فولادی می توان عرض سگمنت را افزایش دارد
با این وجود هنوز یک روش طراحی منطقی و عقلانی برای این نوع سگمنت ها بوجود نیامده است زیرا رفتار و و اکنش آنها هنوز به طور واضح و مشخص نمی باشد. به منظور بهبود و پیشرفت یک روش طراحی بهینه و معقول برای سگمنت های مرکب، مطالعه بر روی رفتار سگمنت های کامپوزیتی صورت گرفت.
مؤلف این مقاله با استفاده از آزمایشات تجربی و تجزیه و تحلیل های عددی به بحث و بررسی اثرات خستگی، ظرفیت باربری، توزیع تنش صفحات فولادی و مدهای شکست پرداخته است.
در سالهای اخیر،سگمنت های بتنی مسلح شکل پذیر DRC و سگمنت های فولادی با بتن از قبل پر شده SSPC توسعه و تولید شده اند. روش تحلیلی پیشنهادی می تواند به عنوان یک دستور العمل طراحی برای سگمنت های کامپوزیتی مورد استفاده قرار گیرد ، اگر رفتار سگمنت های کامپوزیتی با 6 صفحه فولادی به طور واشح مشخص گردد.
برنامه آزمایشی
2-1- نمونه ها
تعداد 10 عدد نمونه سگمنت کامپوزیتی فولادی – بتنی طراحی و تولید گردید. جزئیات نمونه های سگمنت های کامپوزیتی در شکل 2 و جدول شماره 2 نشان داده شده است. مقاومت فشاری بتن 28 روزه توسط آزمایشات استاندارد بر روی نمونه های بتنی سیلندری شکل با ابعاد 50×100 میلی متر بر طبق استاندارد بتن کشور ژاپن تعیین گردید. مقاومت کششی و مقاومت تسلیم ضخامت فولادی توسط آزمایشات کششی بر طبق استاندارد فولاد ساختمانی کشور ژاپن تعیین گردید.
خصوصیات مکانیکی فولاد ساختمانی (SS400) و بتن مورد استفاده در جدول شماره 3 ذکر شده است.
2-2- آماده سازی آزمایش
همانگونه که در شکل 3 نشان داده شده است ،نمونه های سگمنت کامپوزیتی با استفاده از تیر توزیع در دو نقطه متقارن واقع در داخل دهانه سگمنت، مورد بارگذاری قرار گرفتند. در این آزمایش مقدار خمش خالص (حالتی از خمش که در آن نیروهای محوری، برشی و لنگرخمشی برابر با صفر می باشد) نمونه های کامپوزیتی در بین ( حد فاصل) دو نقطه بارگذاری بدون حضور نیروهای برشی نیروهای محوری تعیین گردید. ماشین آزمایش دو محوری با ظرفیت 5000 کیلونیوتن به منظور اعمال نیروی یکنواخت بر روی نمونه های کامپوزیتی مورد استفاده قرار گرفت. مقدار بار اعمال شده بر روی هر یک از نمونه ها با استفاده از سلول بارسنج (سلول بارگذاری) اندازه گیری و ثبت گردید.
دانلود تحقیق کامل درباره کامپوزیت
