تحلیل قابلیت اطمینان نشت آب در تونل با بتن ترک خورده و ترک نخورده با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو

نشت آب از سازه های تونل بتنی یکی از پدیده هایی است که میتواند قابلیت بهرهبرداری از آنها را با مشکلاتی مواجه سازد. در این مقاله نشت آب از قطعات بتن ترک خورده و ترک نخورده با استفاده از تئوری های مربوطه به صورت حالات حدی بهره برداری معرفی شده و عدم قطعیت پارامترهای موثر بر آن به صورت اعداد تصادفی مدلسازی شده اند. با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو احتمال خرابی و شاخص قابلیت اطمینان مقاطع تونل با بتن ترک خورده در سه حالت عرض ترک ایستا، خود ترمیم و گسترش یابنده محاسبه شده است. نتایج این تحلیل نشان میدهد که خود ترمیمی بتن نقش چندانی در کاهش احتمال نشت ندارد. از سوی دیگر به دلیل اینکه اغلب عرض ترک در طول عمر سازه گسترش می یابد، جهت تعیین طول عمر بهره برداری از تونل ها تدقیق مدل افزایش عرض ترک با زمان ضروری است. همچنین برای مقاطع ترک نخورده، و مقاطعی که ضرورتا باید آب بند باشند، نیز احتمال شروع نشت در طول عمر بهره برداری محاسبه شده است. برای این قبیل از سازه ها با تعیین ریسک قابل پذیرش در طول عمر سازه، روش تحلیل قابلیت اطمینان ارائه شده در این مقاله میتواند در طراحی حداقل ضخامت مورد نیاز قطعه و تعیین مشخصات طرح اختلاط و نفوذپذیری بتن به کار رود.

Reliability Analysis of Water Leakage Tunnels with Cracked and Uncracked Concrete Using Monte Carlo Simulation

Water leakage from concrete tunnel structures is one of the phenomena which can affect their serviceability with certain problems. In this paper, the limit states of water leakage from cracked and uncracked concrete elements have been introduced whilst uncertainty of governing parameters is modelled as random variables. Using Monte Carlo simulation, failure probability and corresponding reliability index of tunnel sections with cracked concrete have been calculated in three modes, namely constant crack width, selfhealing and expanding. The results of this analysis showed that concrete selfhealing does not have signifcant role in reduction of leakage probability. On the other hand, since crack width spreads during the service life of structure, an appropriate crack width increase model with time is necessary in order to determine the remaining life of tunnels. Moreover, for uncracked sections and sections that must be necessarily sealed, probability of leakage initiation has been computed during the service life of tunnel. For such structures, this reliability analysis can be utilized to determine the remaining life corresponding to the acceptable failure risk or in designing the minimum requiredthickness of element and determining the properties of mix design and permeability of concrete.