روش طراحی سگمنت های پیش ساخته بتن الیافی در تونل با استفاده از روش تحلیل تیر- فنر (مطالعه موردی: تونل خط ۲ متروی شیراز)

گسترش استفاده از ماشین­های حفاری مکانیزه تونل در پروژه­های تونل­سازی باعث استفاده روزافزون از سگمنت­های پیش­ساخته 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 مسلح­کننده در برابر تنش­های نقطه­ای سگمنت­های بتنی، مانند نیروهای اعمالی متمرکز که در طول مراحل ساخت به سگمنت وارد می­شود، موثرند. از طرفی بتن­های الیافی در برابر تنش­های گسترده مانند تنش­هایی که ناشی از فشار زمین و آب زیرزمینی به سازه وارد می­شود، عملکرد بهتری دارند. به دلیل وجود هر دو نیروی متمرکز و گسترده، سگمنت­های پیش­ساخته تونل­ می­تواند به صورت ترکیبی از آرماتور و الیاف ارائه شود. در این پژوهش، با توجه به روش مطرح شده در دستورالعمل­  ACI ۵۴۴.۷R به مدل­سازی با روش تیر-فنر به صورت دوبعدی در نرم­افزار SAP۲۰۰۰ و طراحی سازه تونل سگمنتی تحت بارهای گذرا و مراحل تولید سگمنت، بارهای گذرا در مراحل ساخت و بارهای دائمی در مرحله بهره­برداری پرداخته شده است. با توجه به مشخصات پروژه درنظرگرفته­شده و بارهای اعمالی بر آن، سگمنت بتنی با ۵/۰ 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 ۳۰ درصدی مصرف آرماتورهای فولاد گردید.