نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسنده

دانشگاه آزاد واحد محلات

چکیده

دیوارهای پرتال تونل‌ها در ابتدا و انتهای تونل و درست در دهانه گالری‌ها ساخته می‌شوند تا خاک روی گالری و طرفین آن را مهار کنند. آنچه تاکنون معمول بوده، استفاده از اصول طراحی دیوار حایل است. طراحی دیوار حایل وزنی با فرض نمای مقطع عرضی به پهنای یک متر (در امتداد طول دیوار) و بر اساس تئوری کرنش صفحه‌ای (طول بینهایت دیوار) انجام می‌شود. با توجه به هندسه دیوار پرتال تونل (با طول اندک) که در دو سوی خود به دیواره ترانشه و جداره گالری متصل است، مقدار قابل ملاحظه‌ای اصطکاک در جهت مقاوم برای سازه مورد بحث ایجاد می‌شود که به پایداری آن کمک می‌کند. اما الگوریتم کنونی طراحی دیوار حایل این واقعیت را درنظر نگرفته و در طراحی با این روش سازه‌هایی سنگین‌تر از حد نیاز طرح می‌شوند. در این مقاله سعی شده است تا با محاسبه نیروهای اصطکاکی یاد شده به روش تحلیلی، الگوریتمی تکامل یافته ارائه شود. نیروی‌های اصطکاکی به‌وجود آمده بر اساس عکس‌العمل سطح تماس دیوار پرتال با جداره گالری و ترانشه محاسبه شده‌اند. چون ضخامت دیوار از بالا به پایین افزایش می‌یابد، توزیع تنش و به دنبال آن توزیع نیرو تابعی غیر خطی از عمق خواهد بود بنابراین ابتدا معادله توزیع نیرو با کمک انتگرال‌گیری با متغیر عمق به‌دست آمده و بر اساس اصول استاتیکی، مکان اعمال نیرو مشخص گشته و در نهایت طراحی دیوار با اصول تعادل حدی و ارضای ضرایب اطمینان در لغزش، واژگونی و ظرفیت باربری، انجام شد. به‌منظور بررسی میزان اثر این نیروها در بهینه کردن طرح نهایی دیوار پرتال، محاسبات برای سه ارتفاع 6، 5/7 و 5/9 متری انجام شدند. برای دیوارهای به ارتفاع 6 تا 5/9 متری و با اعمال شتاب زلزله g2/0، طرح جدید بین 36 تا 52 درصد سبک‌تر از روش معمول خواهد بود. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Size optimization of the gravity retaining walls for tunnel’s portals based on the lateral friction effect between the wall and trench and gallery

نویسنده [English]

  • Shobeir Arshadnejad

چکیده [English]

A gravity retaining wall is designed in cross sections for unit length in plane strain condition. But there are some friction forces between tunnel portal wall and trench and gallery which they can help the structure to be stable and this is the main difference between a tunnel portal wall and a regular gravity retaining wall. The friction forces can be calculated by reaction of the contact surfaces. With respect to the variation of thickness of the portal wall, stress and then force distribution in the surfaces will be nonlinear. Therefore based on the force distribution’s equations have been calculated the value and location of the friction forces by integrating of the formulations. Three different heights of the portal wall and regular gravity wall have been designed. The heights were 6, 7.5 and 9.5 meters and a horizontal acceleration (0.2g) has been considered as an earthquake event. The results of the calculations show that the portal walls with 6 to 9.5 meters height can be designed about 36 to 52 percent lighter than regular gravity retaining walls.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tunnel portal wall
  • Friction
  • limit equilibrium analysis