This site uses cookies.
Some of these cookies are essential to the operation of the site,
while others help to improve your experience by providing insights into how the site is being used.
For more information, please see the ProZ.com privacy policy.
This person has a SecurePRO™ card. Because this person is not a ProZ.com Plus subscriber, to view his or her SecurePRO™ card you must be a ProZ.com Business member or Plus subscriber.
Affiliations
This person is not affiliated with any business or Blue Board record at ProZ.com.
Open to considering volunteer work for registered non-profit organizations
Rates
Portfolio
Sample translations submitted: 1
English to Russian: CONSTRUCTION OF THE 2nd PHASE OF METRO IN DNEPROPETROVSK General field: Tech/Engineering Detailed field: Architecture
Source text - English
CONSTRUCTION OF THE 2nd PHASE OF METRO IN DNEPROPETROVSK
FIBER REINFORCED SHOTCRETE DESIGN REPORT
Revision 2
17.08.2021
1) INTRODUCTION
Within context of this report, detailed design and calculations of Fiber Reinforced Shotcrete that will be used as part of excavation support system of the Dnepropetrovsk Metro Tunnel will be performed.
Structural and construction benefits will be achieved by using fibers in the shotcrete in lieu of steel wire mesh. Benefits include better bonding, no shadow, no corrosion lower permeability, and faster tunneling.
This report shall be considered as part of the “RUNNING TUNNELS GEOLOGICAL – GEOTECHNICAL INTERPRETIVE AND CALCULATION REPORT” therefore geology, seismicity and other details will not be repeated here.
Emphasis will be given to fiber energy requirement and corresponding quantity (dosage) of fibers related to the already determined excavation classes in the tunnel design report.
2) PURPOSE OF USING FIBER REINFORCED SHOTCRETE
Dnepro metro tunnel construction method uses NATM (New Australian Tunneling Method). This method permits early deformations of rock to be taken by a flexible lining system such as reinforced and unreinforced shotcrete, rock bolts and steel sets. In the existing design of the tunnel, shotcrete is reinforced with wire mesh.
While performing drill and blast method, overbreak at the rock surfaces are usually inevitable and rock surfaces become irregular. Due to planar nature of wire mesh which can only be bent in one radius; it is not effective in covering the irregular rock surface. Besides, it prevents shotcrete from reaching these overbreak areas thus leaving voids (shadows) behind wire mesh which is hazardous as can be seen in below picture and figure:
Figure 1 : Shadows Behind Wire mesh
Figure 2 : Shadows Behind Wire mesh
However, if fiber reinforced shotcrete is used, there will be no wire mesh obstructing the shotcrete path thus fiber reinforced shotcrete will follow the surface of the rock smoothly as seen below:
This will result in no shadow, much lower permeability better bonding. Also this will result in savings of material.
Besides placing of wire mesh requires considerable workmanship as can be seen below:
Figure 3 : Fixing of a mesh reinforcement in tunnel
Other advantages for using fiber reinforced shotcrete is below:
• High energy absorption capacity
• Reduce workmanship, increased speed of tunneling
• No corrosion
• Low mass of fibers will ease transport, storage, handling, and use
• Uniform and homogenous distribution within concrete
• Better work safety. Fibres do not cause lesions or injuries while being placed and worked.
In using fiber reinforced shotcrete following statements must be considered:
• Concrete quality is important for fibers to reach their bond strength thus energy capacity
• Special techniques should be used for homogeneity such as pipe type hopper screen behind shotcrete arm and vibrators must be used.
Regarding the structural performance of the FRS, it is proven and well known that it can produce equivalent strength and even better ductility (due to residual load capacity) than mesh reinforced shotcrete. This ductility advantage is best understood when the uncertainties while designing tunneling supports are considered since tunnel is excavated by NATM which requires a flexible initial supporting system.
As a result, fiber reinforced shotcrete is a more reliable support system than mesh reinforced shotcrete.
3) TUNNEL INFORMATION AND EXISTING DESIGN
Typical tunnel cross section designed as per tunnel design report is shown below
Figure 4 : Mainline Tunnel Typical Cross-Section
According to the tunnel design report; temporary support systems are designed for following excavation classes:
Support Class 1A
• Single row of rock bolts at the roof if needed (3.00 m. spacing in only horizontal direction, Length = 3.00., Ø =25 mm. diameter)
Support Class 1B
• Shotcrete (Thickness = 5 cm., C20 concrete class, only applied at the roof)
• Systematic rock bolts at the roof (1.70 x 3.00 m. spacing in radial and horizontal direction respectively, Length = 3.00 m., Ø =25 mm. diameter)
Support Class 1C
• Shotcrete (Thickness = 10 cm., C20 concrete class, only applied at the upper half of the excavation)
• Steel wire mesh (Single layer, A240C class),
• Systematic rock bolts (2.50 x 3.00 m. spacing in radial and horizontal direction respectively, Length = 3.00 m., Ø =25 mm. diameter)
Support Class 2
• Shotcrete (Thickness = 10 cm., C20 concrete class, applied at the full section)
• Steel wire mesh (Single layer, A240C class),
• Systematic rock bolts (2.00 x 2.40 m. spacing in radial and horizontal direction respectively, Length = 3.00 m., Ø =25 mm. diameter)
Support Class 3
• Shotcrete (Thickness = 15 cm., C20 concrete class, applied at the full section)
• Steel wire mesh (Double layer, A240C class),
• Systematic rock bolts (2.00 x 2.40 m. spacing in radial and horizontal direction respectively, Length = 4.00 m., Ø =25 mm. diameter)
Support Class 4
• Shotcrete (Thickness = 20 cm., C20 concrete class, applied at the full section)
• Steel wire mesh (Double layer, A240C class),
• Systematic rock bolts (1.50 x 1.35 m. spacing in radial and horizontal direction respectively, Length = 4.00 m., Ø =25 mm. diameter)
• Steel lattice girder (s = 1.35 m. spacing)
• Forepoling bars with or without cement injection (L = 4.00 m.)
Support Class 5
• Shotcrete (Thickness = 25 cm., C20 concrete class, applied at the full section)
• Steel wire mesh (Double layer, A240C class),
• Systematic rock bolts (1.50 x 1.35 m. spacing in radial and horizontal direction respectively, Length = 6.00 m., Ø =25 mm. diameter)
• Steel lattice girder (s = 1.35 m. spacing)
• Forepoling bars with or without cement injection (L = 4.00 m.)
Support Class 5A
• Shotcrete (Thickness = 25 cm., C20 concrete class, applied at the full section)
• Steel wire mesh (Double layer, A240C class),
• Systematic rock bolts (0.50 x 0.80 m. spacing in radial and horizontal direction respectively, Length = 6.00 m., Ø =25 mm. diameter)
• Steel lattice girder (s = 0.80 m. spacing)
• Umbrella pipes with cement injection (L = 6.00 m.)
• Wire mesh reinforced shotcrete of 5 – 10 cm. thick and rock bolts at the tunnel face if needed
There will also be a permanent inner lining with 40 cm thickness.
4) FIBER REINFORCED SHOTCRETE DESIGN
4.1) Material Properties
4.1.1) Shotcrete
Shotcrete class shall be minimum C20/25. Concrete quality is of utmost importance for fiber reinforced shotcrete energy level and performance; therefore, it may be required to increase concrete strength to achieve the required energy level. Required additives shall be considered in the mix design for good quality spraying application and mixing of fibers.
4.1.2) Fiber
Macro synthetic fiber will be considered for the shotcrete design. Fiber mechanical properties are given below:
Material : Polyolefin Compound
Length : 55 mm
Diameter : 0.91 mm
Tensile Strength : 560 - 650 Mpa
Elasticity Modulus : 4.1 Gpa
Specific Gravity : 0.91
Fibres shall conform to rules of EN-14889-2:2006 Fiber for concrete.
Fiber length/diameter (L/D) ratio and shape is important for adequate bonding. L/D ratio of selected fiber is 55. Fiber shape is as following:
Figure 5 : Fiber Shape
4.2) EFNARC Energy Absorption Test
One of the characteristic properties of fiber reinforced concrete is its energy absorption capacity(toughness). This property is the key indicator of the shotcrete ductility i.e. ability to accept higher deflection which is essential in NATM tunnel technique. Energy absorption capacity of macro synthetic fiber reinforced concrete is determined by EFNARC test.
EFNARC test is done according to EFNARC EN 14488-5:2006 standard. Square plate specimen with dimensions 600x600x100 mm and specific fiber dosage is loaded at its center until the deflection reaches 25 mm. Load-displacement curve is extracted during test and the area under the curve represents the energy level of the specimen in Joules. Test setup is as follows:
Figure 6 : EFNARC Test Setup
Figure 7 : EFNARC Test (Typical)
Figure 8 : EFNARC Test Result Diagram (Typical)
EFNARC test results of the selected fiber is as follows:
Dosage (kg/m³) Maximum Load (daN) Energy Absorbtion (J)
3.0 3125 >500
3.5 3563 >700
5.0 5167 >1000
Table 1 : EFNARC Test Results Of Selected Fiber (Typical)
These energy levels corresponding to proposed dosage shall be verified for EFNARC specimens prepared at site.
4.3) CMOD Test
CMOD (Crack Mouth Opening Diameter) test is another method for determining the strength of fiber reinforced shotcrete. It is basically a three point beam bending test where bending strength of specimen is determined. Test is performed according to EN14651 standard. Test setup is as following:
Figure 9 : CMOD Test Setup
Force values corresponding to different crack widths are plotted as the result of test. Typical plot is as below:
Figure 10 : CMOD Test Result Diagram (Typical)
In this graph Fr1-2-3-4 are the residual forces according to the 0.5-1.5-2.5 and 3.5 mm crack widths. Corresponding bending stresses are calculated from forces. ISHOTS55 CMOD test results are as below for several dosages:
Figure 11 : CMOD Test Results of Selected Fiber
As can be seen from the increase of strength towards increasing crack width, it can be said that fiber reinforced shotcrete is ductile which is important for a NATM tunnel where large deflections may be expected.
4.4) Fiber Reinforced Shotcrete Detailed Design According to Energy Requirement
Fiber design calculations are done according to Barton Chart modified according to EFNARC 25 mm test results (Barton and Grimstad 2014). Barton chart shows guidelines for rock support according to Q-System which is also used as part of Tunnel design report. Modified Barton Chart is shown below:
Figure 12: Support requirements for Q Classification (Barton and Grimstad 2014)
Excavation support ratio ESR is taken as 1.0 according to the following table :
Table 2: Modified ESR Values for Q Classification (Barton and Grimstad 2014).
Concrete thickness, bolts, lattice girders are considered same as in the tunnel design report, only the fiber energy level is calculated in this section. Design is performed according to the following pre-determined excavation classes in the tunnel design report where required Q values are shown:
Table 3: Correlations of Rock Mass Classification Systems
Shotcrete calculations are given in the following:
4.4.1) Class IA and IB
For these classes, wire mesh is not proposed by tunnel design report therefore fibers are not needed in shotcrete for these cases as well.
4.4.2) Class IC
According to the Table 3, Q value is higher than 10 for Class I. Tunnel span is approximately 6 meters, ESR=1 therefore application area for this case is marked in the Barton Chart:
Figure 13: Excavation Class IC on Barton Chart
As seen in the figure Energy requirement is 500 J. According to table 1, 3.0 kg/m³ dosage is deemed to be adequate.
4.4.3) Class II
According to the Table 3, Q is between 4 and 10 for Class II. This case is marked in the Barton Chart:
Figure 14: Excavation Class II on Barton Chart
As seen in the figure Energy requirement is 500 J. According to table 1, 3.0 kg/m³ dosage is deemed to be adequate.
4.5) Fiber Reinforced Shotcrete Design According to Capacity Method
In this section capacity of the fiber reinforced shotcrete will be calculated in terms of axial load and bending moment. Then capacity of the section is compared as per results of mainline tunnel structural analysis results.
Fiber reinforced shotcrete bending capacity will be determined according to the fib Model Code 2010 method. CMOD test results will be used. Following force distribution will be used:
Characteristic strengths determined from test results will be divided by material factors. Material factor is taken as 1.3 for carefully controlled concreting according to fib Model code 2010. Maximum concrete compressive strain is taken as 0.00035.
Bending stress values are determined from test results considering triangular stress distribution. For ultimate capacity of section rectangular stress distribution is used. Therefore, equivalent rectangular bending strength is calculated as below:
Interaction diagram is prepared by varying axial load and obtaining corresponding bending moment capacity.
Internal force results taken from structural analysis of tunnel are multiplied by a load factor of 1.35 like tunnel analysis report then plotted on the same diagram to compare. If the internal force results are not outside the diagram, then capacity is acceptable.
4.5.1) Calculation for Excavation Support Class 1C
For this excavation support class, concrete thickness is 100 mm and fiber dosage is proposed as 3 kg/m³, having Fr1 value as 1.30 MPa and Fr3 value as 1.5 MPa. Calculation details are shown below with interaction diagram.
As can be seen from the graphs, all internal forces are inside interaction diagram therefore 3 kg/m³ fiber dosage is adequate for Class 1c.
4.5.2) Calculation for Excavation Support Class 2
For this excavation support class, concrete thickness is 100 mm and fiber dosage is proposed as 3 kg/m³, having Fr1 value as 1.30 MPa and Fr3 value as 1.5 MPa. Calculation details are shown below with interaction diagram.
As can be seen from the graphs, all internal forces are inside interaction diagram therefore 3 kg/m³ fiber dosage is adequate for Class 2.
4.5.3) Calculation for Excavation Support Class 3
For this excavation support class, concrete thickness is 150 mm and fiber dosage is proposed as 3.5 kg/m³, having Fr1 value as 1.40 MPa and Fr3 value as 1.58 MPa. Calculation details are shown below with interaction diagram.
As can be seen from the graphs, all internal forces are inside interaction diagram therefore 3.5 kg/m³ fiber dosage is adequate for Class 3.
5) SUMMARY & RESULTS
Within scope of this report fiber reinforced shotcrete design of “Construction of the 2nd phase of Subway in Dnepropetrovsk” project is performed according to the Q Method (Barton and Grimstad 2014) and Moment Capacity Method (Fib Model code 2010)
In the following table required energy levels and fiber dosages are summarized according to the excavation classes. Relevant Önorm class and Q values are also shown.:
Q EXCAVATION CLASS ÖNORM CLASS FRS ENERGY REQUIREMENT(J) PROPOSED DOSAGE (kg/m³)
0.1
Translation - Russian
СТРОИТЕЛЬСТВО 2-Й ФАЗЫ МЕТРО В ДНЕПРОПЕТРОВСКЕ
ОТЧЕТ О ПРОЕКТИРОВАНИИ АРМИРОВАННОГО ВОЛОКНОМ ТОРКРЕТБЕТОНА
Пересмотр 2
1) ВВЕДЕНИЕ
В контексте этого отчета будет выполнено подробное проектирование и расчёты армированного волокном торкретбетона, который будет использоваться в качестве части системы поддержки земляных работ туннеля Днепропетровского метрополитена.
Структурные и конструкционные преимущества будут достигнуты за счёт использования волокон в торкретбетоне вместо стальной проволочной сетки. Преимущества включают лучшее сцепление, отсутствие тени, отсутствие коррозии, меньшую проницаемость и более быстрое туннелирование.
Этот отчет должен рассматриваться как часть «RUNNING TUNNELS GEOLOGICAL – GEOTECHNICAL INTERPRETIVE AND CALCULATION REPORT (РАБОТАЮЩИЕ ТУННЕЛИ ГЕОЛОГО-ГЕОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНТЕРПРЕТАЦИОННЫЙ И РАСЧЁТНЫЙ ОТЧЕТ)», поэтому геология, сейсмичность и другие детали здесь повторяться не будут.
Особое внимание будет уделено потребности волокна в энергии и соответствующему количеству (дозировке) волокон, относящемуся к уже определенным классам выемки грунта в отчете о проектировании туннеля.
2) ЦЕЛЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АРМИРОВАННОГО ВОЛОКНОМ ТОРКРЕТ-БЕТОНА
Метод строительства туннеля метро Днепро использует NATM (New Australian Tunnelling Method - Новый австралийский метод туннелирования). Этот метод позволяет на ранних стадиях деформировать породу с помощью гибкой системы облицовки, такой как армированный и неармированный торкрет, болты и стальные комплекты. В существующей конструкции туннеля торкрет-бетон армирован проволочной сеткой.
При выполнении буровзрывного метода прорыв на поверхности горных пород обычно неизбежен, и поверхности горных пород становятся неровными. Из-за плоской природы проволочной сетки, которую можно согнуть только в одном радиусе, она неэффективна для покрытия неровной поверхности породы. Кроме того, это предотвращает попадание торкретбетона в эти зоны прорыва, оставляя пустоты (тени) за проволочной сеткой, что опасно, как видно на рисунке и иллюстрации ниже:
Рисунок 1: Тени за проволочной сеткой
Рисунок 2: Тени за проволочной сеткой
Однако, если используется торкрет, армированный волокном, то на пути торкретирования не будет проволочной сетки, поэтому торкрет, армированный волокном, будет плавно следовать по поверхности породы, как показано ниже:
Это приведет к отсутствию тени, гораздо меньшей проницаемости и лучшему сцеплению. Также это приведет к экономии материала.
Кроме того, размещение проволочной сетки требует значительного мастерства, как видно ниже:
Рисунок 3: Закрепление сетчатой арматуры в туннеле
Другие преимущества использования торкретбетона, армированного волокном, приведены ниже:
· Высокая способность поглощения энергии
· Уменьшите качество изготовления, увеличьте скорость проходки туннелей
· Отсутствие коррозии
· Низкая масса волокон облегчит транспортировку, хранение, обработку и использование
· Равномерное и однородное распределение внутри бетона
· Повышение безопасности труда. Волокна не вызывают повреждений или травм при укладке и обработке.
При использовании торкрет-бетона, армированного волокном, необходимо учитывать следующие положения:
· Качество бетона важно для того, чтобы волокна достигли прочности сцепления, а значит, и энергетической способности
· Для обеспечения однородности следует использовать специальные методы, такие как бункерный экран трубчатого типа за торкрет-рычагом, и необходимо использовать вибраторы.
Что касается конструктивных характеристик FRS, то доказано и хорошо известно, что он может обеспечить эквивалентную прочность и даже лучшую пластичность (из-за остаточной несущей способности), чем ячеистый армированный торкрет. Это преимущество пластичности лучше всего понимается, когда учитываются неопределенности при проектировании опор для туннелирования, поскольку туннель выкапывается NATM, что требует гибкой начальной системы поддержки.
В результате торкрет, армированный волокном, является более надежной системой поддержки, чем торкрет, армированный сеткой.
3) ИНФОРМАЦИЯ О ТОННЕЛЕ И СУЩЕСТВУЮЩИЙ ДИЗАЙН
Типичное поперечное сечение туннеля, предназначенное в соответствии с отчетом о проектировании туннеля, показано ниже.
Рисунок 4: Типичное поперечное сечение магистрального туннеля
Согласно отчету о проектировании туннеля, временные опорные системы рассчитаны на следующие классы земляных работ:
Поддержка класса 1А
• Один ряд каменных болтов на крыше, если необходимо (3.00 m. расстояние только в горизонтальном направлении, Длина = 3.00., Ø =25 mm. диаметр)
Поддержка класса 1B
• Торкретбетон (Толщина = 5 cm., Бетон класса C20, применяется только на крыше)
• Систематические анкерные болты на крыше (1.70 x 3.00 m. расстояние в радиальном и горизонтальном направлениях соответственно, Длина = 3.00 m., Ø =25 mm. диаметр)
Поддержка класса 1C
• Торкретбетон (Толщина = 10 cm., Бетон класса C20, применяется только в верхней половине раскопок)
• Стальная проволочная сетка (Однослойный, A240C класса),
• Систематические анкерные болты (2.50 x 3.00 m. расстояние в радиальном и горизонтальном направлениях соответственно, Длина = 3.00 m., Ø =25 mm. диаметр)
Поддержка класса 2
• Торкретбетон (Толщина = 10 cm., Бетон класса C20, применяется в полном разделе)
• Стальная проволочная сетка (Однослойный, A240C класса),
• Систематические анкерные болты (2.00 x 2.40 m. расстояние в радиальном и горизонтальном направлениях соответственно, Длина = 3.00 m., Ø =25 mm. диаметр)
Поддержка класса 3
• Торкретбетон (Толщина = 15 cm., Бетон класса C20, применяется в полном разделе)
• Стальная проволочная сетка (Двойной слой, A240C класса),
• Систематические анкерные болты (2.00 x 2.40 m. расстояние в радиальном и горизонтальном направлениях соответственно, Длина = 4.00 m., Ø =25 mm. диаметр)
Поддержка класса 4
• Торкретбетон (Толщина = 20 cm., Бетон класса C20, применяется в полном разделе)
• Стальная проволочная сетка (Двойной слой, A240C класса),
• Систематические анкерные болты (1.50 x 1.35 m. расстояние в радиальном и горизонтальном направлениях соответственно, Длина = 4.00 m., Ø =25 mm. диаметр)
• Стальная решетчатая балка (s = 1.35 m. расстояние)
• Стержни форполинга с впрыском цемента или без него (L = 4.00 m.)
Поддержка класса 5
• Торкретбетон (Толщина = 25 cm., Бетон класса C20, применяется в полном разделе)
• Стальная проволочная сетка (Двойной слой, A240C класса),
• Систематические анкерные болты (1.50 x 1.35 m. расстояние в радиальном и горизонтальном направлениях соответственно, Длина = 6.00 m., Ø =25 mm. диаметр)
• Стальная решетчатая балка (s = 1.35 m. расстояние)
• Стержни форполинга с впрыском цемента или без него (L = 4.00 m.)
Поддержка класса 5A
• Торкретбетон (Толщина = 25 cm., Бетон класса C20, применяется в полном разделе)
• Стальная проволочная сетка (Двойной слой, A240C класса),
• Систематические анкерные болты (0.50 x 0.80 m. расстояние в радиальном и горизонтальном направлениях соответственно, Длина = 6.00 m., Ø =25 mm. диаметр)
• Стальная решетчатая балка (s = 0.80 m. расстояние)
• Зонтичные трубы с закачкой цемента (L = 6.00 m.)
• Торкретбетон толщиной 5–10 см, армированный проволочной сеткой. И при необходимости анкерные болты на стене туннеля.
Также будет установлена постоянная внутренняя подкладка толщиной 40 см.
4) КОНСТРУКЦИЯ ИЗ ТОРКРЕТБЕТОНА, АРМИРОВАННОГО ВОЛОКНОМ
4.1) Свойства материала
4.1.1) Торкретбетон
Класс торкретбетона должен быть минимум C20 / 25. Качество бетона имеет первостепенное значение для уровня энергии и производительности армированного фиброй торкретбетона; поэтому может потребоваться увеличение прочности бетона для достижения необходимого уровня энергии. При разработке смеси необходимо учитывать необходимые добавки для обеспечения хорошего качества распыления и смешивания волокон.
4.1.2) Волокно
Макро синтетическое волокно будет учитываться при проектировании торкретбетона. Механические свойства волокна приведены ниже:
Материал : Полиолефиновый компаунд
Длина : 55 mm
Диаметр : 0.91 mm
Предел прочности : 560 - 650 Mpa
Модуль упругости : 4.1 Gpa
Удельный вес : 0.91
Волокна должны соответствовать правилам EN-14889–2: 2006 Волокна для бетона.
Соотношение длины и диаметра волокна (L / D) и его форма важны для надлежащего склеивания. Отношение длины к диаметру выбранного волокна составляет 55. Форма волокна следующая:
Рисунок 5: Форма волокна
4.2) Тест на поглощение энергии EFNARC
Одним из характерных свойств фибробетона является его способность поглощать энергию (вязкость). Это свойство является ключевым показателем пластичности торкретбетона, то есть способности выдерживать более высокий прогиб, который важен в туннельной технике NATM. Энергопоглощающая способность макро синтетического фибробетона определяется тестом EFNARC.
Тест EFNARC проводится в соответствии со стандартом EFNARC EN 14488-5: 2006. Образец квадратной пластины размером 600x600x100 мм и определенной дозой волокна нагружают в его центре до тех пор, пока прогиб не достигнет 25 мм. Кривая нагрузка-смещение извлекается во время испытания, а площадь под кривой представляет уровень энергии образца в Джоулях. Установка теста, следующая:
Рисунок 6: Установка теста EFNARC
Рисунок 7: Тест EFNARC (типовой)
Рисунок 8: Диаграмма результатов тестирования EFNARC (типовая)
Результаты тестирования EFNARC выбранного волокна следующие:
Дозировка (kg/m³) Максимальная загрузка (daN) Поглощение энергии (J)
3.0 3125 >500
3.5 3563 >700
5.0 5167 >1000
Таблица 1: Результаты тестирования EFNARC выбранного волокна (типовые)
Эти уровни энергии, соответствующие предлагаемой дозировке, должны быть проверены для образцов EFNARC, приготовленных на месте.
4.3) Тест CMOD
Испытание CMOD (диаметр отверстия трещины) - еще один метод определения прочности торкретбетона, армированного волокном. По сути, это испытание на изгиб трехточечной балки, при котором определяется прочность образца на изгиб. Тест проводится в соответствии со стандартом EN14651. Установка теста, следующая:
Рисунок 9: Установка теста CMOD
Значения силы, соответствующие разной ширине трещины, наносятся на график в результате испытания. Типичный сюжет показан ниже:
Рисунок 10: Диаграмма результатов тестирования CMOD (типовая)
На этом графике Fr1-2-3-4 - остаточные силы в соответствии с шириной трещины 0,5-1,5-2,5 и 3,5 мм. Соответствующие напряжения изгиба рассчитываются исходя из сил. Результаты теста ISHOTS55 CMOD для нескольких дозировок приведены ниже:
Рисунок 11: Результаты испытаний CMOD выбранного волокна
Как видно из увеличения прочности в направлении увеличения ширины трещины, можно сказать, что армированный волокном торкретбетон является пластичным, что важно для туннеля NATM, где можно ожидать больших прогибов.
4.4) Детальный проект армированного волокном торкретбетона в соответствии с требованиями к энергии
Расчёты конструкции волокна выполняются в соответствии с диаграммой Бартона, измененной в соответствии с результатами испытаний EFNARC 25 мм (Barton and Grimstad 2014). На диаграмме Бартона показаны рекомендации по креплению горных пород в соответствии с Q-системой, которая также используется в отчете о проектировании туннеля. Модифицированная диаграмма Бартона показана ниже:
Рисунок 12: Требования к поддержке Q-классификации (Бартон и Гримстад, 2014 г.)
Коэффициент поддержки земляных работ ESR принимается равным 1,0 в соответствии со следующей таблицей:
Таблица 2: Измененные значения ESR для Q-классификации (Бартон и Гримстад, 2014).
Толщина бетона, болты, решетчатые балки считаются такими же, как и в отчете о проектировании туннеля, в этом разделе рассчитывается только уровень энергии волокна. Проектирование выполняется в соответствии со следующими предопределенными классами земляных работ в отчете о проектировании туннеля, где указаны требуемые значения Q:
Таблица 3: Корреляции систем классификации горных пород
Расчёты торкретбетона приведены в следующем:
4.4.1) Классы IA и IB
Для этих классов проволочная сетка не предлагается в отчете о проектировании туннелей, поэтому волокна в торкретбетоне также не требуются в этих случаях.
4.4.2) Класс IC
Согласно таблице 3, значение Q выше 10 для класса I. Пролет туннеля составляет примерно 6 метров, ESR=1, поэтому область применения в этом случае отмечена на диаграмме Бартона:
Рисунок 13: Раскопки Класс IC на диаграмме Бартона
Как видно на рисунке, потребность в энергии составляет 500 J. Согласно таблице 1, дозировка 3,0 kg/m³ считается достаточной.
4.4.3) Класс 2
Согласно Таблице 3, Q составляет от 4 до 10 для Класса II. Этот случай отмечен в диаграмме Бартона:
Рисунок 14: Раскопки класса II на карте Бартона
Как видно на рисунке, потребность в энергии составляет 500 J. Согласно таблице 1, дозировка 3,0 kg/m³ считается достаточной.
4.5) Конструкция торкретбетона, армированного волокном, в соответствии с методом емкости
В этом разделе пропускная способность торкрет-бетона, армированного волокном, будет рассчитываться с учетом осевой нагрузки и изгибающего момента. Пропускная способность участка сравнивается по результатам анализа конструкции магистрального туннеля.
Прочность на изгиб торкретбетона, армированного волокном, будет определяться в соответствии с методом fib Mодель Код 2010. Будут использованы результаты теста CMOD. Будет использоваться следующее распределение силы:
Характеристики прочности, определенные по результатам испытаний, будут разделены на материальные факторы. Коэффициент материала принимается равным 1,3 для тщательно контролируемого бетонирования в соответствии с модельным кодом fib 2010. Максимальная деформация бетона при сжатии принимается равной 0,00035.
Значения напряжений при изгибе определяются по результатам испытаний с учетом треугольного распределения напряжений. Для максимальной производительности сечения используется прямоугольное распределение напряжений. Поэтому эквивалентная прямоугольная прочность на изгиб рассчитывается следующим образом:
Диаграмма взаимодействия составляется путем изменения осевой нагрузки и получения соответствующей допустимой нагрузки на изгибающий момент.
Результаты внутреннего усилия, полученные в результате структурного анализа туннеля, умножаются на коэффициент нагрузки 1,35, как в отчете об анализе туннеля, а затем наносятся на ту же диаграмму для сравнения. Если результаты внутренней силы не выходят за рамки диаграммы, то пропускная способность приемлема.
4.5.1) Расчёт для поддержки раскопки класса 1С
Для этого класса поддержки земляных работ толщина бетона составляет 100 мм, а дозировка волокна предлагается в размере 3 кг/м3, со значением Fr1 1,30 МПа и значением Fr3 1,5 МПа. Детали расчёта показаны ниже со диаграмм взаимодействия.
Как видно из графиков, все внутренние силы находятся внутри диаграммы взаимодействия, поэтому дозировка волокна 3 кг/м3 достаточна для класса 1с.
4.5.2) Расчёт для поддержки раскопки класса 2
Для этого класса поддержки земляных работ толщина бетона составляет 100 мм, а дозировка волокна предлагается в размере 3 кг/м3, со значением Fr1 1,30 МПа и значением Fr3 1,5 МПа. Детали расчёта показаны ниже со диаграмм взаимодействия.
Как видно из графиков, все внутренние силы находятся внутри диаграммы взаимодействия, поэтому дозировка волокна 3 кг/м3 достаточна для класса 2.
4.5.3) Расчёт для поддержки раскопки класса 3
Для этого класса поддержки земляных работ толщина бетона составляет 150 мм, а дозировка волокна предлагается в размере 3,5 кг/м3, со значением Fr1 1,40 МПа и значением Fr3 1,58 МПа. Детали расчёта показаны ниже со диаграмм взаимодействия.
Как видно из графиков, все внутренние силы находятся внутри диаграммы взаимодействия, поэтому дозировка волокна 3,5 кг/м3 достаточна для класса 3.
5) РЕЗЮМЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ
В рамках данного отчета проектирование торкретбетона, армированного волокном, проекта “Строительство 2-й очереди метро в Днепропетровске” выполняется в соответствии с методом Q (Barton and Grimstad 2014) и методом мгновенной пропускной способности (Moment Capacity Method) (Fib Model Code 2010).
В следующей таблице необходимые уровни энергии и дозировки волокон суммированы в соответствии с классами выемки. Также показаны соответствующие значения класса нормы и Q.:
Q EXCAVATION CLASS ÖNORM CLASS FRS ENERGY REQUIREMENT(J) PROPOSED DOSAGE (kg/m³)
0.1
More
Less
Translation education
Bachelor's degree - Erciyes Üniversitesi
Experience
Years of experience: 5. Registered at ProZ.com: Sep 2021.
Get help on technical issues / improve my technical skills
Learn more about additional services I can provide my clients
Learn more about the business side of freelancing
Find a mentor
Stay up to date on what is happening in the language industry
Help or teach others with what I have learned over the years
Transition from freelancer to agency owner
Transition from freelancer to another profession
Buy or learn new work-related software
Improve my productivity
Bio
I have been working as a freelance translator for about two years. In English, Russian and Turkish language pairs; - Marketing - Technical - Legal - Literary - Medical issues on Translation, Proofreading, Editing services. Moreover; - Subtitle translation - I provide subtitle adding, editing, matching service. I can use MS Office, Adobe, and SmartCat, MemoQ, SubtitleEdit programs adequately.
Expertise