روش طراحی سگمنت‌های پیش ساخته بتن الیافی در تونل‌ با استفاده از روش تحلیل تیر- فنر (مطالعه موردی: تونل خط 2 متروی شیراز)

گسترش استفاده از ماشین های حفاری مکانیزه تونل در پروژه های تونل سازی باعث استفاده روزافزون از سگمنت های پیش ساخته بتنی شده است. امکان استفاده از بتن الیافی به عنوان یک جایگزین برای بتن مسلح شده با آرماتور با توجه به بهبود عملکرد بتن با الیاف و همچنین صرفه اقتصادی آن، موضوعی مطرح در مهندسی عمران است. آرماتورهای مسلح کننده در برابر تنش های نقطه ای سگمنت های بتنی، مانند نیروهای اعمالی متمرکز که در طول مراحل ساخت به سگمنت وارد می شود، موثرند. از طرفی بتن های الیافی در برابر تنش های گسترده مانند تنش هایی که ناشی از فشار زمین و آب زیرزمینی به سازه وارد می شود، عملکرد بهتری دارند. به دلیل وجود هر دو نیروی متمرکز و گسترده، سگمنت های پیش ساخته تونل می تواند به صورت ترکیبی از آرماتور و الیاف ارائه شود. در این پژوهش، با توجه به روش مطرح شده در دستورالعمل  aci 544.7r به مدل سازی با روش تیرفنر به صورت دوبعدی در نرم افزار sap2000 و طراحی سازه تونل سگمنتی تحت بارهای گذرا و مراحل تولید سگمنت، بارهای گذرا در مراحل ساخت و بارهای دائمی در مرحله بهره برداری پرداخته شده است. با توجه به مشخصات پروژه درنظرگرفته شده و بارهای اعمالی بر آن، سگمنت بتنی با 0.5 درصد الیاف فولادی به تنهایی پاسخگوی بارهای وارده نبود و از آرماتور برای جبران مقاومت استفاده شد و سگمنت بتنی پیش ساخته با ترکیب آرماتور و الیاف فولادی برای طراحی پیشنهاد شد. در نهایت مدل پیشنهادی منجر به کاهش 30 درصدی مصرف آرماتورهای فولاد گردید.

Study and Design of Prefabricated Fiber Concrete Segments of Metro Tunnels Using with the BeamSpring Method

The extension of used tunneling mechanized drilling machines (TBMs) in tunneling projects has led to the increased use of prefabricated concrete segments. The use of fiber concrete as a substitute for concrete reinforced concrete with regard to the improvement of concrete fiber performance and its costeffectiveness is a subject in civil engineering. Arming reinforcements are effective against the stresses of concrete segments, such as concentrated forces that enter the segment during the construction process. On the other hand, fiber reinforced concrete is able to perform well against widespread stresses such as stresses caused by ground pressure and underground water. Due to the presence of both concentrated and extensive force, the prefabricated tunnel segments can be presented as a combination of reinforcement and fiber. In this research, according to the method presented in the ACI 544.7R instruction, the twodimensional beamspring modeling in the SAP2000 and the design of the structure of the tunnel under the transient loads and the segment’s production stages, the transient loads in the steps Construction and permanent loads have been dealt with in the exploitation phase. According to the specifications of the project and the load applied to it, the concrete segment with 0.5% of the steel fibers alone was not responsive to the loads involved and the reinforcement was used to compensate for the resistance and the prefabricated concrete segment with the combination of reinforcement and steel fibers for designing it was proposed. Finally, the proposed model led to a 30% reduction in steel reinforcement consumption.