مدل‌سازی و تحلیل رفتار سازه‌ای تراورس‌های کامپوزیتی مسلح شده با پارچه‌های شیشه‌ای چند محور

در دهه اخیر، استفاده از پارچه‌های شیشه‌ای در ساخت تراورس‌های بتنی راه‌آهن مورد توجه قرار گرفته است. پیشرفت‌های فناوری در تولید کامپوزیت‌ها، مطالعات گسترده‌ای را در زمینه استفاده از مصالح کامپوزیتی برپایه شیشه به دنبال داشته که نشان می‌دهد این مصالح می‌توانند جایگزین مناسبی برای تراورس‌های رایج باشند. با این حال، تحقیقات کافی در مورد تاثیر پارچه‌های شیشه‌ای سه‌بعدی 3d برای تقویت تراورس‌های بتنی و میزان بهینه استفاده از این پارچه‌ها انجام نشده است. همچنین، مقایسه‌ای بین تراورس‌های بتنی تقویت‌شده با پارچه‌های شیشه‌ای و تراورس‌های مسلح به میلگردهای فولادی از نظر مقاومت خمشی صورت نگرفته است. این مطالعه به بررسی پتانسیل پارچه‌های شیشه‌ای کامپوزیتی (gfrc) به عنوان جایگزینی برای تراورس‌های بتنی می‌پردازد. نمونه‌های کوچک تراورس بتنی در مقیاس آزمایشگاهی تهیه شده و با پارچه‌های شیشه‌ای دوجهته 2d و سه‌جهته 3d با پوشش‌های 50٪ و 70٪ سطح مسلح شده‌اند. آزمایش‌های مقاومت خمشی بر روی این نمونه‌ها انجام شده و با استفاده از تحلیل المان محدود و نرم‌افزار آباکوس، صحت سنجی شده‌ است. نتایج تجربی از آزمون‌های نمونه‌های کوچک برای تخمین عملکرد تراورس‌های با ابعاد واقعی به کار رفته‌اند. یافته‌ها نشان می‌دهد که استفاده از پارچه‌های 3d می‌تواند مقاومت خمشی و مقاومت در برابر ترک‌خوردگی را به ترتیب تا 20٪ و 30٪ افزایش دهد. استفاده از پارچه‌های 3d با پوشش 70٪ سطح، مقاومت خمشی را تا 15٪ بیشتر می‌کند. تراورس‌های gfrc با استانداردها و الزامات عملکردی لازم برای تجاری‌سازی مطابقت دارند و مقاومت خمشی آن‌ها تا 25٪ بیشتر از تراورس‌های بتنی معمولی است. این تراورس‌های جدید همچنین تا 40٪ مقاومت بیشتری در برابر ترک‌خوردگی دارند.

modelling and analysis of flexural behavior of composite sleepers reinforced by multi-directional glass fabrics

over the past decade, glass fabrics have gained significant attention for use in the construction of concrete railway sleepers. advances in composite technology have spurred extensive research into glass-based composite materials, suggesting their potential as replacements for traditional sleepers. however, the impact of three-dimensional (3d) glass fabrics on reinforcing concrete sleepers and the optimal application of these fabrics has not been sufficiently explored. additionally, there has been no comparative analysis of the flexural strength between concrete sleepers reinforced with glass fabrics and those reinforced with steel rebars. this study investigates the potential of glass fiber reinforced concrete (gfrc) fabrics as an alternative for concrete railway sleepers. laboratory-scale concrete sleeper samples were prepared and reinforced with two-dimensional (2d) and three-dimensional (3d) glass fabrics, covering 50% and 70% of the surface area. flexural strength tests were conducted on these samples, and their validity was confirmed through finite element analysis using abaqus software. the empirical results from small-scale tests were extrapolated to estimate the performance of full-sized sleepers. the findings indicate that the use of 3d fabrics can increase flexural strength and crack resistance by up to 20% and 30%, respectively. moreover, 3d fabrics with 70% surface coverage can further enhance flexural strength by 15%. gfrc sleepers meet all standards and performance requirements for commercialization, showing up to 25% higher flexural strength and up to 40% improved crack resistance compared to conventional concrete sleepers.