بررسی اثر خستگی تراورس های بحرانی سوزن با رویکرد تغییر در جنس بتن

در این پژوهش با تکیه بر تحقیقات ملی و بین المللی صورت گرفته در موضوع تراورس های سوزن به مقایسه و ارزیابی اثر خستگی تراورس های بحرانی سوزن با رویکرد تغییر در جنس بتن می پردازیم. از دیرباز استفاده از چوب برای ساخت تراورس ها مرسوم بوده است اما باگذشت زمان به دلایلی همچون مشکلات زیست محیطی و افزایش تناژ بار عبوری سالیانه و...محققین به دنبال جایگزینی مناسب برای چوب، بتن را معرفی کردند. سالیان درازی است که این ماده برای ساخت تراورس ها مورداستفاده قرار می گیرد. در سوزن به دلیل ساختار پیچیده، بارهای متناوب متعددی به تراورس وارد می گردد که این موضوع به مرورزمان سبب کاهش عمر مفید تراورس ها و شکست آنها در این مکان می گردد. بدین منظور برای رفع این مسیله با تکیه بر تحقیقات گذشتگان و با انتخاب تراورس های بحرانی این ناحیه به مقایسه اثر بارهای تناوبی بر روی تراورس های ساخته شده از بتن و بتن پلیمری پرداخته شده است.تا بتوانیم سبب افزایش دوام و کاهش تنش های اعمالی به لایه های زیرین شویم. فرآیند شبیه سازی بدین شکل است که با استفاده از نرم افزار اجزا محدود و با اعمال بار سیکلیک بر روی دو تراورس بحرانی (ابتدای ریل میانی، ابتدای تکه مرکزی)، در دو مسیر مستقیم و قوسی سوزن، دوام این تراورس ها با رویکرد تغییر در جنس بتن پیگیری شده است. با توجه به زمان بر بودن انجام این تحلیل و به منظور کاهش حجم حافظه موردنیاز، با در نظر گرفتن تقارن صفحه ایی نصف سازه تراورس تحلیل گردیده و همچنین طبق استانداردAS1085.14 تعداد سیکل های بارگذاری به سه میلیون محدود گردید. تراورس پس از اعمال چندین سیکل بارگذاری از حالت الاستیسیته خارج شده و دچار تغییر شکل های دایمی می گردد، بنابراین تعیین رفتار دقیق مصالح در فشار و کشش در دو فاز الاستیک و پلاستیک، ملزوم می گردد. مدل پلاستیک آسیب دیده بتن، تکنیکی است که قابلیت نشان دادن رفتار غیرخطی و خصوصیات خرابی مواد شبه ترد همانند بتن را در برابر بارهای چرخه ایی دارد. تراورس ها از دو جنس مختلف بتن و بتن پلیمری، در دو قسمت که نماینده بخش مستقیم و انحرافی سوزن هستند بارگذاری شدند. اعمال بارگذاری در محل نشیمنگاه ریل و با توجه به نقشه سوزن شعاع 300 متر با زاویه تکه مرکزی 1 به 9 تعیین گردید. نتایج پژوهش حاکی از آن است که تراورس های بتن پلیمری نسبت به بتن معمولی، تعداد سیکل بیشتری دوام یافته اند بطوریکه تراورس های بتن پلیمری در هر دو مسیر مستقیم و قوسی سوزن تا سه میلیون سیکل دوام یافتند. همچنین میزان آسیب کششی و فشاری بتن پلیمری کمتر از بتن معمولی بوده که خود نشان از طول عمر بهره برداری بیشتر این نوع نسبت به بتن معمولی دارد.

Keywords:

سوزن , تراورس , بار سیکلیک , مدل پلاستیک آسیب دیده بتن , ریل میانی , تکه مرکزی