B70 Tipi Demiryolu Traverslerinde Polipropilen Fiber Kullanımının Deneysel İncelenmesi

Year 2022, Issue: 15, 158 - 169, 31.01.2022

Ferhat Çeçen , Bekir Aktaş

https://doi.org/10.47072/demiryolu.990316

Cited By: 5

Abstract

Günümüz demiryolu işletmeciliğinde artan hız ve aralıksız işletim koşulları sonucunda, daha düşük bakım gerektiren ve uzun ömürlü çözümler mecburiyet halini almıştır. Bu çalışmada, en önemli demiryolu üstyapı elemanlarından biri olan traversler ele alınmıştır. Klasik B70 tipi öngerilmeli betonarme traverslerin faydalı servis ömrünün, sönümleme performansının ve rezonans direncinin artırılması adına, yerli polipropilen elyaf (PP) donatı kullanımının sağlayabileceği potansiyel faydalar araştırılmıştır. Üretilen elyaflı ve elyafsız numunelerde TS EN 13230-2’de yeni bir travers dizaynı esnasında istenilen yükleme-kaldırma-tekrar yükleme esaslı kademeli artışlı statik eğilme testlerinin yanı sıra, modern modal testler ve yüksek hızlı darbe testleri yapılmıştır. Test sonuçlarına göre uzun ve verimli servis ömrü açısından olumlu sonuçlar elde edilmiştir.

Keywords

Öngerilmeli travers, B70 tipi travers, Polipropilen, Elyaf takviyeli beton, Modal test, Darbe testi

Supporting Institution

Tübitak Ardeb Dairesi Başkanlığı

Project Number

120M403/2020

Thanks

Bu çalışma, Tübitak Ardeb Dairesi Başkanlığı’nın 120M403/2020 sayılı projesi kapsamında desteklenmektedir. Ayrıca katkılarından dolayı TCDD Sivas Beton Travers Fabrikası Müdürü Sn. Ali KARABEY’e ve Polyfibers® firması yetkilisi Sn. Faraz MALİK’e teşekkürlerimizi bildiririz.

Experimental Investigation of the Use of Polypropylene Fiber in B70 Type Railway Sleepers

Abstract

As a result of increasing speed and uninterrupted operating conditions in today's railway operations, low maintenance and long-lasting solutions have become a necessity. In this study, sleepers, one of the most important railway superstructure elements, are discussed. To increase the useful service life, damping performance and resonance resistance of conventional B70 type prestressed reinforced concrete sleepers, the potential benefits of using domestic polypropylene fiber (PP) reinforcement were investigated. During the design of a new sleeper in TS EN 13230-2, on the produced fibrous and non-fibrous samples, the desired loading-unloading-reloading based gradual incremental static bending tests, as well as modern modal tests and high-speed impact tests were carried out. According to the test results, positive results were obtained in terms of long and efficient service life.

Keywords

Prestressed sleeper, B70 type sleeper, Polypropylene, Fiber reinforced concrete, Modal test, Impact test

Project Number

120M403/2020

References

• [1] F. Çeçen, B. Aktaş, “Yeni nesil demiryolu traversleri ve yerli frp donatı kullanımının deneysel araştırması,” Demiryolu Mühendisliği, Ocak 2021, Sayı: 13, Sayfa: 53-64. doi: https://doi.org/10.47072/demiryolu.803452
• [2] R. You, D. Li, C. Ngamkhanong, S. Kaewunruen, “Fatigue life assessment method for prestressed concrete sleepers,” Frontiers in Built Environment, 2017, Volume 3, Article 68. Erişilebilir (27.08.2021): https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbuil.2017.00068/full
• [3] W. Ferdous, A. Manalo, G. V. Erp, T. Aravinthan, S. Kaewunruen, A. M. Remennikov, “Composite railway sleepers – recent developments, challenges and future prospects,” Composite Structures, 2015, vol. 134, pp. 158–168, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.08.058
• [4] A. M. Remennıkov, M. H. Murray, S. Kaewunruen, “Dynamic design guidelines for prestressed concrete sleepers,” 2008. Erişilebilir (27.08.2021): https://ro.uow.edu.au/engpapers/492/
• [5] L. M. Domingo, C. Z. Martín, C. P. Avilés, J. I. R. Herráiz, “Analysis of the influence of cracked sleepers under static loading on ballasted railway tracks,” Hindawi Publishing Corporation The Scientific World Journal, 2014, Volume 2014, Article ID 363547. doi: http://dx.doi.org/10.1155/2014/363547
• [6] A. Remennikov, S. Kaewunruen, “Investigation of vibration characteristics of prestressed concrete sleepers in free-free and in-situ conditions,” 2005. Erişilebilir (27.08.2021): http://ro.uow.edu.au/engpapers/284
• [7] Z. Öztürk, T. Öztürk, V. Arlı, “Yüksek hızlı demiryolu köprülerinde rezonans olayı,” 2018. Erişilebilir (27.08.2021): www.imo.org.tr/resimler/ekutuphane/pdf/1448.pdf
• [8] V. Arlı, Z. Öztürk, “Balastlı hatta ray-tekerlek titreşimlerinin demiryolu dinamiğine etkisinin belirlenmesi,” Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2014, Cilt 20, Sayı 3, Sayfalar 100-110.Erişilebilir.(27.08.2021): https://dergipark.org.tr/tr/pub/pajes/issue/20487/218165?publisher=pamukkale%3Fpublisher%3Dpamukkale
• [9] W. Ferdous, A. Manalo. “Failures of mainline railway sleepers and suggested remedies –review of current practice,” Engineering Failure Analysis, April 2014, vol. 44, pp. 17-35, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2014.04.020
• [10] F. Çeçen, “Karbon – fiber donatıyla öngerilmesiz monoblok demiryolu beton traversi geliştirilmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Ulaştırma ABD, Gazi Osman Paşa Üniversitesi, Tokat, 2019
• [11] M. Kozak, O. Ünal, “Bazalt agregası ile üretilen beton travers de çelik lifin kullanılabilirliğinin araştırılması,” Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2014, vol. 18(3), pp. 15-21
• [12] Ahsan P., Stephen J. F., “Fatigue of steel-fibre-reinforced concrete prestressed railway sleepers,” Engineering Structures, 2017, Vol. 141, pp. 241-250, doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.03.025
• [13] Doo-Yeol Y., Jin-Young L., Hyun-Oh S., Jun-Mo Y., Young-Soo Y., “Effects of blast furnace slag and steel fiber on the impact resistance of railway prestressed concrete sleepers,” Cement and Concrete Composites, 2019, Volume 99, Pages 151-164, doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.03.015
• [14] Hyun-Oh S., Doo-Yeol Y., Young-Soo Y., “Enhancing the resistance of prestressed concrete sleepers to multiple impacts using steel fibers,” Construction and Building Materials, 2018, Volume 166, Pages 356-372, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.01.095
• [15] Purtseladze I. B., “Application of basalt fiber in reinforced concrete sleepers,” International Journal of Progressive Sciences and Technologies (IJPSAT), 2020, Vol. 23, No. 2, pp. 382-384, Erişilebilir (27.08.2021): http://ijpsat.ijsht-journals.org/
• [16] Christophe C., Dayani K. H., Olivia M., Fidelis M., Brendan K., Todd C., “Evaluation of macro-synthetic fibre reinforced concrete as a sustainable alternative for railway sleepers,” Innovation for Sustainable Infrastructure, 2020, pp 471-476, doi: https://doi.org/10.1007/978-981-15-0802-8_73
• [17] Ghasem P., Majid G., “Using steel and polypropylene fibres to improve the performance of concrete sleepers,” ICE Proceedings Structures and Buildings, 2019. Volume 173, Issue 9, pp. 690-702. doi: https://doi.org/10.1680/jstbu.18.00154
• [18] Younghoon B., Sukhoon P., “Effect of steel fiber content on structural and electrical properties of ultra high performance concrete (UHPC) sleepers,” Engineering Structures, 2020, Volume 222, 111131, doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111131
• [19] Anonim. “Guide for the design and construction of concrete structures reinforced with fiber-reinforced polymer bars (CNR-DT 203/2006),” National Research Coincil-Advisory Commitee on Technical Recommendations for Construction (CNR), Rome, Italy. 2006. Erişilebilir (27.08.2021): https://www.cnr.it/en/node/2639
• [20] F. Çeçen, B. Aktaş, “Lamine cfrp donatılı traverslerin deneysel ve sonlu eleman analizleriyle incelenmesi,” Demiryolu Mühendisliği, Temmuz 2021, Sayı: 14, Sayfa: 26-38. doi: https://doi.org/10.47072/demiryolu.869946