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 ارایه شود. در این پژوهش، با توجه به روش مطرح شده در دستورالعمل  ACI 544.7R به مدل سازی با روش تیر-فنر 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 دایمی در مرحله بهره برداری پرداخته شده است. با توجه به مشخصات پروژه درنظرگرفته شده و بارهای اعمالی بر آن، سگمنت بتنی با 5/0 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.