بهینه سازی ابعاد دیوار پرتال وزنی تونل ها با درنظر گرفتن اثر اصطکاک جانبی دیوار با جداره گالری و دیواره ترانشه

دیوارهای پرتال تونل ها در ابتدا و انتهای تونل و درست در دهانه گالری ها ساخته می شوند 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 صفحه ای (طول بینهایت دیوار) انجام می شود. 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 ملاحظه ای اصطکاک در جهت مقاوم برای سازه مورد بحث ایجاد می شود که به پایداری آن کمک می کند. اما الگوریتم کنونی طراحی دیوار حایل این واقعیت را درنظر نگرفته و در طراحی با این روش سازه هایی سنگین تر از حد نیاز طرح می شوند. در این مقاله سعی شده است تا با محاسبه نیروهای اصطکاکی یاد شده به روش تحلیلی، الگوریتمی تکامل یافته ارائه شود. نیروی های اصطکاکی به وجود آمده بر اساس عکس العمل سطح تماس دیوار پرتال با جداره گالری و ترانشه محاسبه شده اند. چون ضخامت دیوار از بالا به پایین افزایش می یابد، توزیع تنش و به دنبال آن توزیع نیرو تابعی غیر خطی از عمق خواهد بود بنابراین ابتدا معادله توزیع نیرو با کمک انتگرال گیری با متغیر عمق به دست 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. به منظور 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 سبک تر از روش معمول خواهد بود.