بررسی عددی رفتار دال مسلح شده با الیاف فولادی به منظور بکارگیری در خطوط ریلی بدون بالاست

بکارگیری الیاف درسازه‏های بتن‏آرمه بجای آرماتور و یا در ترکیب با آن‏ها دارای مزایایی از جمله افزایش انعطاف‏پذیری ، جذب انرژی و کنترل ترک می‏باشد. مطالعات آزمایشگاهی در خصوص عملکرد دال‌ها با الیاف فولادی صورت گرفته لیکن مطالعه عددی مشخصی که مشخصات الیاف مستقیما در روند تحلیل وارد شود انجام نشده است. در تحقیق حاضر ترکیب الیاف فولادی با بتن به روش اجزای محدود شبیه‏سازی شده و با کار آزمایشگاهی دال الیافی موجود مقایسه و معتبرسازی شده است. سپس با توسعه مدل، دال‌خط الیافی متکی بر بستر ارتجاعی تحت بار متحرک شبیه‌سازی شده است. نتایج نشان‌دهنده آنست که در محدوده بار سرویس وجود الیاف تاثیر چندانی بر نیرو‏های برشی و خمشی دال نداشته است. در ادامه با استفاده از آیین‌نامه‌‌fib  روند طراحی بتن‌‌های الیافی و امکان استفاده از الیاف در دال خط‌‌ها بررسی شده است. نتایج نشان دهنده آنست که استفاده از الیاف به تنهایی در دال‌خط مقاومت خمشی لازم برای تحمل بار‏های وارده را نداشته و عرض ترک نیز چندین برابر مقدار مجاز آیین‌نامه‏ها بدست می‌آید. در نتیجه، از ترکیب الیاف و آرماتور برای کنترل ترک استفاده شده و گراف‌های طراحی ترکیب الیاف و آرماتور در دال‌خط بدست آمده است. نتایج نشان‌دهنده آنست که با افزودن الیاف، میزان آرماتور موردنیاز کمی کاهش و عرض ترک مقدار قابل‌ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. برای مثال در شرایط بار محوری 25 تن، سرعت بار  کیاومتر بر ساعت 120 و سختی  20000 با درصد‏های حجمی الیاف 0.25، 0.5 و 0.75، آرماتور مصرفی 3.5، 4.9 و 6.3 درصد کاهش و عرض ترک بترتیب 26،30 و 35 درصد کاهش می یابد.

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

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 fibrereinforced slab ‌ compare and validate. Then, with the development of fibrereinforced 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.