تحلیل روسازی انعطاف پذیر

دسته: عمران
بازدید: 22 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 3629 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 102

هدف از روسازی راه یا فرودگاه احداث یك سطح صاف و هموار و در عین حال با ایمنی كافی برای استفاده‌كنندگان از راه یا فرودگاه است روسازی باید طوری طراحی و ساخته شود كه بتواند وزن وسایل نقلیه را تحمل كند و در هر شرایط جوی قابل استفاده باشد زمین در حالت طبیعی مقاومت كافی برای تحمل بارهای وارد از چرخ‌های وسایل نقلیه سنگین نظیر كامیون‌ها و هواپیماها را ندار

قیمت فایل فقط 6,900 تومان

تحلیل روسازی انعطاف پذیر

فهرست عناوین

عنوان                                                                                  صفحه

فصل اول ـ مروری بر انواع روسازی....................................................... 16........

1-1- مقدمه................................................................................................. 17

1-2- تأثیر بارگذار و عوامل جوی بر سیستم روسازی............................ 17

1-3- عوامل مؤثر در طرح روسازی‌ها...................................................... 20

1-4- روسازی‌های انعطاف‌پذیر................................................................. 21

1-5- خلاصه و نتیجه‌گیری......................................................................... 22

فصل دوم : كاهش عمر روسازی های انعطاف پذیر در اثر تغییرات شرایط چسبندگی بین لایه ها با توجه به كرنش قائم روی خاك بستر ...................................................................... 23

1- مقدمه .............................................................................................. 24

2- تاثیر بارهای افقی و اصطكاك بین لایه ای به عمر روسازی ها...... 25

3- تحلیل نظریه تاثیر شرایط بین لایه ای ............................................. 26

4- انتخاب مدل و روش تحلیل............................................................... 29

4-1 -  مدل هندسی روسازی............................................................... 29

4-2 – بارگذاری.................................................................................... 31

4-3 - مدل تعیین عمر روسازی ها ..................................................... 33

5- تحلیل تاثیر شرایط بین لایه ای مختلف بر روی عملكرد روسازی . 33

5-1- تاثیر اجراء ضعیف اندود تك كت ( حالت اجرایی)....................... 34

عنوان                                                                                      صفحه

5-2- تاثیر كاهش اجراء ضعیف اندود پریمكت ( حالت 3 اجرایی)....... 35

5-3- تاثیر اجرای نامناسب اندودهای بین لایه ای ( حالت 4 اجرایی).. 37

6- خلاصه و نتیجه گیری...................................................................... 39

فصل سوم: روش‌های تحلیل روسازی‌های انعطاف‌پذیر......................... 41

3-1- مقدمه................................................................................................. 42

3-2- حل سیستم‌های لایه‌ای با استفاده از تئوری چند لایه‌ای................... 42

3-1-1- معادلات پایه.................................................................................. 44

3-2-2- شرایط مرزی و پیوستگی............................................................. 47

3-3- حل سیستم‌های لایه‌ای با استفاده از روش اجزاء محدود................. 50

3-4- مقایسه روش چند لایه‌ای با روش اجزاء محدود.............................. 55

3-5- خلاصه و نتیجه‌گیری......................................................................... 58

فصل چهارم: بررسی نر‌م‌افزار Kenlayer جهت تحلیل روساز‌ی‌های انعطاف‌پذیر

4-1- تئوری نرم‌افزار................................................................................. 61

4-1-1- سیستم چند لایه‌ی الاستیك:.......................................................... 61

4-1-2- Super Position و تعیین پاسخ‌ها.............................................. 62

4-1-2-1- تجزیه تنش‌ها به مولفه‌ها x و Y.............................................. 64

4-1-2-2- محاسبه تنش‌های اصلی .......................................................... 65

4-1-2-3- محاسبه كرنش بحرانی............................................................. 65

4-1-3- آنالیز خرابی (Damage Anaysis)............................................. 66

عنوان                                                                                      صفحه

4-1-3-1- معیار بحرانی شكست ترك كششی.......................................... 66

4-1-3-2- معیار بحرانی شكست تغییر شكل حداكثر................................ 67

4-1-3-3- محورهای چندگانه.................................................................... 68

4-1-4- لایه‌های غیرخطی.......................................................................... 70

4-1-4-1- مصالح دانه‌ای........................................................................... 70

4-1-4-1- تقسیم لایه به تعدادی زیر لایه.................................................. 72

4-1-4-1-2- انتخاب نقطه مناسب جهت طراحی........................................ 72

4-1-4-2- مصالح ریزدانه......................................................................... 74

4-1-4-3- نقطه تنش برای لایه غیرخطی................................................... 77

4-2- نكات فنی راجع به Kenlayer........................................................... 79

4-2-1- اطلاعات عمومی نرم‌افزار............................................................. 79

4-2-1-1- مصالح...................................................................................... 79

4-2-1-2- آنالیز خرابی.............................................................................. 81

4-2-1-3- تعداد بازه‌های زمانی در هر سال............................................ 81

4-2-1-4- بارها......................................................................................... 81

4-3- خلاصه و نتیجه‌گیری......................................................................... 82

فصل پنجم ـ بررسی نرم‌افزار (TUPAS) جهت تحلیل روسازی‌های انعطاف‌پذیر

مقدمه........................................................................................................... 85

5-1- تئوری نرم‌افزار................................................................................. 86

عنوان                                                                                      صفحه

5-1-1- سیستم لایه‌ای............................................................................... 87

5-1-2- برهم نهی بارها و تعیین پاسخ‌ها................................................... 87

5-2- نكات فنی............................................................................................ 89

5-3- خلاصه و نتیجه‌گیری......................................................................... 91

فصل ششم ـ مقایسه‌ی عملكرد و نتایج حاصل از نرم‌افزارهای TUPAS و KENLAYER

6-1- مقدمه................................................................................................. 94

6-2- شرح چند مثال................................................................................... 94

6-2-1- شرح مسئله با چرخ منفرد............................................................. 94

6-2-2- شرح مسئله با چرخ چندگانه......................................................... 94

6-3- حل چند مثال...................................................................................... 95

6-3-1- حل مسئله 3 لایه‌ای تحت بارگذاری تك چرخ................................ 95

6-3-2- حل مسئله 3 لایه‌ای تحت بارگذاری ناشی از یك محور سه گانه. 96

6-3-3- حل مسئله 3 لایه غیرخطی ناشی از بارگذاری تك چرخ............... 98

6-4- آنالیز حساسیت............................................................................... 100

6-4-1- آنالیز خطی.................................................................................. 101

6-4-1-1- سیستم سه لایه‌ای.................................................................. 101

6-4-1-2- تاثیر ضخامت لایه.................................................................. 103

6-4-1-3- تاثیر مدول لایه‌ها................................................................... 104

6-4-2- آنالیز غیرخطی............................................................................ 106

عنوان                                                                                      صفحه

فصل هفتم ـ جمع‌بندی و نتیجه‌گیری......................................................... 108

7-1- خلاصه............................................................................................ 109

7-2- نتیجه‌گیری....................................................................................... 111

7-3- پیشنهادات....................................................................................... 111

منابع و مراجع........................................................................................... 113

چكیده

روسازی راه به دلیل قدمت دیرینه‌ای كه در جهان و نیز در ایران دارد. همواره از دیرباز مورد توجه مهندسین بوده است. به تدریج و با شكل‌گیری قالب استاندارد برای روسازی‌های انعطاف‌پذیر و صلب، لزوم تهیه برنامه‌های كامپوتری و تحلیل عددی روسازی‌ها جهت صرف زمان كمتر و بررسی دقیق‌تر كاملاً اجتناب‌ناپذیر می‌نمود. در این پروژه سعی بر آن بوده است كه روسازی انعطاف‌پذیر آسفالتی تحت اثر بارگذاری قائم در بالای رویه مورد بررسی قرار گرفته و توسط تئوری الاستیسیته و فرض ساده كننده روشش برمیستر جهت مدل لایه‌ای، تئوری ریاضی مربوط بسط داده شده و پایه‌های یك برنامه كامپیوتری براساس آن شكل گرفته است.

نرم‌افزارهایی كه با بهره جستن از تئوری لایه‌ای اقدام به تحلیل رفتار خاك و محاسبه تنش‌ها و تغییر مكان‌ها می‌نمایند. همگی ملزم به رعایت فرضیات و قوانین خاص تئوری لایه‌ای هستند. این شرایط بعضاً محدود كننده ممكن است باعث تقریب‌های كوچك و یا بزرگی در جواب‌های نهایی سیستم گردد.

روسازی‌های انعطاف‌پذیر را می‌توان با استفاده از تئوری چند لایه‌ای برمیستر تحلیل كرد. عمده‌ترین فرض تئوری فوق بی‌نهایت بودن هر یك از لایه‌ها در صفحه افقی است در این روش برای محاسبه پاسخ با توجه به فرض مهم تقارن محوری، یك تابع تنش فرض می‌شود كه باید معادلات دیفرانسیل سازگاری و همچنین شرایط پیوستگی و مرزی را ارضاء كند. سپس از محاسبه این تابع تنش، می‌توان تنش‌ها و جابه‌جایی‌ها را به دست آورد.

یافتن راه حل ریاضی مناب برای تحلیل روسازی، آشنایی كامل با مفاهیم و فرضیات این روش، انتخاب مناسب پارامترها و متغیرهای مسئله، تدوین پایه‌های نرم‌افزار كامپیوتری جهت ورود اطلاعات این روش ریاضی به كامپیوتر و ساختن یك محیط User friendly برای كنترل ورودی‌های برنامه و ایجاد امكان هر گونه توسعه آتی در پیكره نرم‌افزار اهم از مواردی است كه در این پروژه بدان توجه شده است.

پیشگفتار

تحلیل روسازی‌ها مسئله مهمی است كه امروز با توجه به گسترش صنعت ساختمان و راهسازی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. روش‌های متفاوتی برای تحلیل روسازی‌ها تا به امروز ارائه شده‌اند و هر كدام به نوبه خود دارای نقاط قوت و ضعفی هستند. دو روش عمده اصلی در تحلیل این مسائل منطق تئوری لایه‌ای و  تئوری اجزاء محدود می‌باشد. بدیهی است كه استفاده از هر كدام از روش‌ها ملزم به رعایت فرضیات اولیه و شرایط خاص حاكم بر آن روش خواهد بود. آنچه در این پروژه مورد اشاره قرار گرفته است؛ معرفی دو روش اصلی تحلیل روسازی‌های انعطاف‌پذیر كه یكی استفاده از تئوری الاستیسیته و سیستم لایه‌ای و دیگری روش اجزاء محدود می‌باشد و سعی شده است سیستم لایه‌ای و به تبع آن روش بر مسیتر برای حل لایه‌ای با توجه بیشتری بررسی شود و جزئیات بیشتری از الگوریتم ریاضی آن ارائه گردد. روش بر مسیتر برای حل لایه‌ای با توجه بیشتر بررسی شود و جزئیات بیشتری از الگوریتم ریاضی آن ارائه گردد.

در روش بر مسیتر برای پیدا كردن تنش‌ها و تغییر شكل‌ها در محیط لایه‌ای خاك و با فرض نیمه بودن محیط و وجود تقارن محوری، یك تابع تنش انتخاب شده و با در نظر گرفتن شرایط پیوستگی و شرایط مرزی معادلات دیفرانسیل حاصله حل شده و پاسخ‌های مورد نیاز به دست می‌آید.

فرضیات ریاضی حاكم بر این روش و الگوریتم مربوط به آن در فصل سوم این پروژه به تفصیل بیان شده و امكان یك مقایسه نسبی نیز فراهم شده است.

سپس از تشریح این مسائل، نرم‌افزار kenlayer به عنوان یك برنامه كامپیوتری مورد اعتماد كه بر پایه تئوری لایه‌ای استوار است، تشریح شده و فرضیات و قابلیت و امكانات متفاوت این نرم‌افزار نحوه حل معادلات و گرفتن پاسخ‌ها، چاپ نتایج، تعریف حالات مختلف بارگذاری‌ها، اصل جمع آثار قوا و سایر مسائل فنی از این قبیل همگی در حوصله این پروژه مورد بررسی تفصیل قرار گرفته است و در انتهای این فصل آشنایی نسبتاً كاملی با این نرم‌افزار به وجود خواهد آمد.

سپس از آشنا شدن با نرم‌افزار kenlayer نرم‌افزاری كه در این پروژه مورد بررسی و طراحی قرار گرفته است تشریح شده است این نرم‌افزار كه بر پایه‌های تئوری الاستیسیته و سیستم لایه‌ای استوار است دقیقاً از همان منطق ریاضی و الگوریتم استفاده شده در kenlayer بهره برده است.

در طراحی این نرم‌افزار سعی شده است تا با تفكیك بخش‌های مختلف، برنامه به گونه‌ای تدوین شود كه امكان اعمال تغییرات در آن همواره وجود داشته باشد. پارامترهای ورودی و خروجی و صفحات ثبت اطلاعات همگی در این قسمت مورد توجه قرار می‌گیرند تعیین تنش‌ها و كرنش‌ها، تعیین حالات مختلف بارگذاری‌ها، مصالح خطی و غیرخطی، از جمله مسائلی هستند كه در این نر‌م‌افزار، تعبیه شده و امكان گسترش بخش‌های فوق در آینده برای آن لحاظ گردیده است.

موضوع اصلی این پروژه حاضر تدوین الگوریتم ریاضی جهت تحلیل روسازی انعطاف‌پذیر و در نهایت ارائه یك برنامه كامپیوتری با توجه به روش تحلیل سیستم لایه‌ای است كه بتواند با ورود اطلاعات در یك محیط گرافیكی، خروجی‌های مناسب را به دست بدهد.

پروژه حاضر در شش فصل به شرح زیر نگارش شده است:

در فصل اول با عنوان مروری بر انواع روسازی، مروری كلی بر عوامل موثر بر طراحی روسازی شده است و در ادامه انواع روسازی‌های انعطاف‌پذیر و صلب معرفی شده‌اند.

فصل دوم با عنوان كاهش عمر روسازی‌های انعطاف‌پذیر در اثر تغییرات شرایط جنبدگی بین لایه‌ها با توجه به کرنش قائم روی خاك‌بستر.

در فصل سوم با عنوان روش‌های تحلیل روسازی‌های انعطاف‌پذیر، شامل روش چند لایه‌ای روش اجزاء محدود، ارائه شده و این دو روش با یكدیگر مقایسه شده‌اند.

در فصل چهارم با عنوان بررسی عملكرد نرم‌افزار Kenlayer به عنوان یك مرجع مناسب برای تحلیل روسازی انعطاف‌پذیر به روش لایه‌ای، سعی شده است تا در حد نیاز، فرضیات به كار گرفته شده در این نرم‌افزار، تئوری ریاضی، تفكیك حالات مختلف بارگذاری و رفتار خطی و غیرخطی به تفضیل بیان شوند و نحوه ورود اطلاعات به برنامه و نمایش خروجی‌ها در پایان اجرای برنامه به صورت خلاصه مور اشاره قرار گرفته است.

در فصل پنجم با عنوان بررسی نرم‌افزار طراحی شده جهت تحلیل روسازی انعطاف‌پذیر، منطق ریاضی نرم‌افزار، فرضیات اولیه، الگوریتم عملكرد نرم‌افزار، ورودی‌ها و خروجی و نحوه كار بخش‌های مختلف نرم‌افزار به تفكیك مورد بررسی قرار می‌گیرند متغیرهای مورد استفاده در این نرم‌افزار و همچنین ورودی‌ها و خروجی‌ها با توجه به حفظ تشابه با Kenlayer در نظر گرفته شده و تا حد امكان در همان قالب نمایش داده می‌شوند. امكانات متفاوتی از نظر محیط برنامه‌نویسی، توسعه‌های آتی نرم‌افزاری و ..... نیز مورد بررسی قرار می‌گیرند.

در فصل ششم با عنوان مقایسه عملكرد نرم‌افزار طراحی شده و سایر نرم‌افزارهای موجود، امكان مقایسه‌ای فراهم شده است تا جواب‌های به دست آمده از این نرم‌افزار با جواب‌های به دست آمده از نرم‌افزار Kenlayer، تحت بارگذاری‌های مختلف یك چرخ و چند چرخ و نیز رفتار خطی و غیرخطی با لایه‌های مختلفی از روسازی و اساس و زیر اساس مورد بررسی قرار گیرد.

در فصل هفتم با عنوان جمع‌بندی و نتیجه‌گیری.

فهرست علائم و اختصارات

= بردار جابه‌جایی گره : بردار كرنش {F}: بردار نیرو : تابع تنش :‌ تبدیل هانكل : تعداد عبور جاز برای شیارشدگی روسازی : تعداد عبور مجاز برای خستگی بتن آسفالتی : تنش شعاعی : تنش برشی : تنش فشاری R فاصله نقطه پاسخ تا نقطه تأثیر بار H كل ضخامت روسازی تا روی خاك بستر A شعاع چرخ بار معادل  تابع بسل نوع اول درجه صفر  تابع بسل نوع اول درجه یك A, B, C, D ضرائب لایه‌ای : كرنش عمودی

: تنش مماسی U: جابه‌جایی شعاعی W: جابه‌‌جایی قائم : ضریب پواستن TH ضخامت لایه‌های روسازی : كرنش برشی : كرنش فشاری : كرنش كششی E: مدل الاستیسیته X: مختصات در جهت X (پلان) Y : مختصات در جهت Y (پلان) Z: مختصات در جهت Z (عمق) : تنش اصل بزرگ : تنش اصلی متوسط : تنش اصلی كوچك : كرنش اصلی بزرگ : كرنش اصلی كوچك

فصل اول

مروری بر انواع روسازی

1-1- مقدمه

هدف از روسازی راه یا فرودگاه احداث یك سطح صاف و هموار و در عین حال با ایمنی كافی برای استفاده‌كنندگان از راه یا فرودگاه است. روسازی باید طوری طراحی و ساخته شود كه بتواند وزن وسایل نقلیه را تحمل كند و در هر شرایط جوی قابل استفاده باشد. زمین در حالت طبیعی مقاومت كافی برای تحمل بارهای وارد از چرخ‌های وسایل نقلیه سنگین نظیر كامیون‌ها و هواپیماها را ندارد و بارگذاری این گونه خاك‌ها موجب شكست برشی خاك و به وجود آمدن تغییر شكل‌های بیش از اندازه در آن می‌شود.

برای جلوگیری از شكست برشی خاك و به وجود آمدن تغییر شكل‌های دائم بیش از اندازه در آن، باید از شدت تنش‌های فشاری قائم بر روی خاك كاسته شود. این عمل با قرار دادن لایه‌ای از مصالح مرغوب و با مقاومت زیاد بر روی خاك انجام می‌شود. جنس و ضخامت این لایه كه به روسازی مرسوم است. باید طوری باشد كه ضمن آنكه بتواند شدت تنش‌های فشاری قائم را به میزان قابل تحمل خاك بستر روسازی كاهش دهد، خود نیز قادر به تحمل بارهای وارد بر آن باشد.

1-2- تأثیر بارگذاری و عوامل جوی بر سیستم روسازی

شدت تنش‌های فشاری قائم كه در اثر بارگذاری در یك توده خاك به وجود می‌آید در نقاط مختلف متفاوت است. شدت این تنش‌ها در نقاط واقع در زیر سطح بارگذاری شده حداكثر است و با افزایش فاصله‌ی این نقاط از سطح بارگذاری شده از شدت تنش‌های فشاری قائم نیز كاسته می‌شود در شكل 1-1 منحنی تغییرات تنش فشاری قائم در یك توده خاك در اثر یك بار یكنواخت با سطح تماس دایره‌ای شكل نشان داده شده است.

با توجه به این اصل در مواردی كه ضخامت روسازی زیاد است می‌توان به منظور اقتصادی‌تر كردن ساختمان روساز، آن را از چندین لایه با مقاومت و مرغوبیت‌های متفاوت طرح  و اجرا كرد. نحوه قرارگیری متداول لایه‌های روسازی باید به ترتیبی باشد كه لایه‌های با مصالح مقاوم‌تر و مرغوب‌تر در لایه‌های بالاتر روسازی قرار گیرند، زیرا در این نقاط شدت تنش‌های فشاری وارد بر روسازی بیشتر است و از مصالح با مرغوبیت و مقاومت كمتر در لایه‌های زیرین كه میزان تنش‌ها در آنجا كمتر است استفاده می‌شود.

شکل 1-1- توزیع تنش های قائم در توده خاک

جنس و ضخامت لایه‌های روسازی باید طوری انتخاب شود كه ضمن آنكه هر یك از لایه‌ها بتواند در برابر تنش‌های وارد بر آن مقاومت كند، باید قادر باشد كه شدت این تنش‌ها را تا میزان قابل تحمل برای لایه‌ای كه در زیر آن قرار گرفته است كاهش دهد.

در راه‌های با درآمد و شد زیاد و فرودگاه‌ها لایه‌های بالایی روسازی و بخصوص لایه‌ی رویه، از مصالح قیری و یا سیمانی ساخته می‌شود. در اثر بارگذاری روسازی، این نوع رویه‌ها تغییر شكل داده و در آنها تنش‌های كششی و رفتاری افقی به وجود می‌آید. (شكل 1ـ2)

شکل 1-2- ایجاد تنش های فشاری و کششی در روسازی

هر گاه شدت تنش‌های كششی افقی در لایه روسازی از میزان استقامت كششی مصالح آن لایه بیشتر شود موجب ترك خوردن آن لایه می‌شود. بنابراین جنس و ضخامت لایه‌های روسازی كه از مصالح قیری یا سیمانی ساخته می‌شوند باید طوری انتخاب شود كه در برابر تنش افقی به وجود آمده در آنها مقاومت كنند و ترك نخورند.

عوامل جوی به خصوص آب، یخبندان و تغییر درجه‌ی حرارت به طور مستقیم و یا غیرمستقیم بر روسازی اثر كرده و موجب خرابی آن می‌شود بنابراین روساز‌ها باید طوری طراحی و ساخته شوند كه بتوانند در برابر عوامل جوی مقاومت كرده و خراب نشوند. اگر روسازی به طور صحیح طراحی و اجرا نگردد آب در آن نفوذ كرده و باعث كاهش مقاومت مصالح روسازی و به خصوص خاك بستر آن می‌شود. این امر باعث كاهش قابلیت باربری سیستم روسازی شده و روسازی تحت اثر بارهای وارد خراب می‌شود. اگر ضخامت كل روسازی به طور صحیح انتخاب نشده و روسازی بر روی خاك قابل تورم ساخته شود و احتمال نفوذ آب به زیرسازی وجود داشته باشد، ممكن است در اثر برودت، آب موجود در خاك بستر روسازی یخ زده و تورم شود و سبب خرابی روسازی شود.

تغییرات زیاد درجه حرارت هوا نیز ممكن است موجب خراب شدن روسازی‌ها شود. درجه‌ی حرارت‌های بالا رویه‌های آسفالتی بیش از حد نرم شده و ممكن است در اثر آمد و شد وسایل نقلیه سنگین تغیر شكل بیش از حد بدهند. از طرف دیگر در درجه حرارت‌های پایین این نوع روسازی‌ها منقبض شده و ممكن است ترك بخورند. رویه‌های بتنی نیز در اثر تغییرات درجه حرارت منقبض و یا منبسط می‌شوند كه ممكن است منجر به ترك خوردن یا خرد شدن آنها شود. ضمناً‌ تغییرات روزانه درجه حرارت هوا باعث می‌شود كه لایه‌ی رویه بتنی تاب برداشته و از حالت مسطح خارج شود و در اثر بارگذاری ترك بخورد.

1-3- عوامل مؤثر در طرح روسازی‌ها

روسازی‌ها معمولاً تحت تأثیر عوامل زیادی قرار دارند و از این نظر طراحی آنها در مقایسه یا طراحی پل‌ها و ساختمان‌ها و سایر ابنیه فنی از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. یكی از اشكالات بسیار هم در طراحی روسازی‌ها متغیر بودن عواملی است كه در طرح روسازی مؤثرند.

در مورد روسازی‌های انعطاف‌پذیر خاك بستر نقش فوق‌العاده مهمی را در طرح روسازی بازی می‌كند و از این نظر بررسی و مطالعه خاك بستر روسازی باید با دقت بیشتری انجام شود. روسازی‌های صلب كه شامل روسازی‌های بتنی هستند روسازی‌هایی هستند كه در آنها از یك یا چند لایه با سختی زیاد استفاده می‌شود. این نوع روسازی‌ها بارهای خارجی را بدون تغییر شكل زیاد صفحه بتنی در یك سطح نسبتاً وسیع به خاك بستر روسازی منتقل می‌كنند.

1-4- روسازی‌های انعطاف‌پذیر

روسازی‌های انعطاف‌پذیر را می‌توان با استفاده از تئوری چند لایه‌ای بر میستر تحلیل كرد. عمده‌ترین محدودیت تئوری فوق فرض بی‌نهایت بودن هر یك از این لایه‌ها در صفحه افقی است كه تئوری فوق را برای استفاده در روسازی‌های صلبی كه دارای درز می‌باشند غیر قابل استفاده می‌كند. به علاوه تئوری فوق در مورد روسازی‌های صلبی كه بار در اصله 2 یا 3 فوتی (6/0 الی 9/0 متری) گوشه‌ی آنها اعمال می‌شود نیز نمی‌تواند به كار رود، زیرا این عدم پیوستگی باعث ایجاد تنش‌های بزرگ در لبه‌ها می‌شود.

استفاده از روسازی‌های انعطاف‌پذر سبب می‌شود تا پخش بار به صورت متمركز و تقریباً‌ در نزدیكی نقاط تأثیر بار انجام شود. در صورتیكه فاصله چرخ از لبه روسازی بیش از 2 فوت باشد، عدم پیوستگی لبه تأثیر بسیار كمی بر روی تنش‌ها و كرنش‌های بحرانی می‌گذارد.

روسازی‌های متعارف انعطاف‌پذیر متشكل از یك سیستم چند لایه‌ای هستند كه در قسمت بالای آنها، كه مقدار تنش بالاست از مصالح مرغوب‌تر استفاده شده است و در قسمت پایین آنها كه مقدار تنش كاهش می‌یابد از مصالح با مرغوبیت كمتر استفاده از روسازی‌های فوق این امكان را به وجود می‌آورد تا بتوان از مصالح محلی استفاده نمود كه این مسئله نیز باعث اقتصادی‌تر شدن طرح می‌شود. مورد اخیر به خصوص در مناطقی كه صالح با كیفت بالا گران هستند و مصالح با كفیت پایین ارزان، مصداق دارد. شكل 1-3 نشان دهنده‌ی مقطع عرضی یك روسازی متعارف انعطاف‌پذیر است. مصالح به كار رفته در این نوع روسازی از بالا عبارتند از اندود آببندی، لایه‌ی زیر اساس و بستر متراكم شده. به كارگیری هر یك لایه‌ها یا قشرهای ذكر شده بستگی به ملزومات طرح و ملاحظات اقتصادی دارد.

شکل 3-1- مقطع عرضی یک روسازی متعارف انعطاف پذیر

1-5- خلاصه و نتیجه‌گیری

1- روسازی‌ها به دو دسته كلی تقسیم می‌شوند كه عبارتند از: روسازی‌های انعطاف‌پذیر و روسازی‌های صلب. روسازی‌های انعطاف‌پذیر را می‌توان با فرض بی‌نهایت بودن لایه‌ها در امتداد افقی، با استفاده از تئوری چند لایه‌ای حل نمود. برای تحلیل روسازی‌های صلب، به دلیل سختی زیاد دال‌های بتنی و همچنین وجود درزه‌ها، بایستی از تئوری صفحه استفاده شود. در صورتی كه بار بر بخش داخلی دال اثر كند می‌توان از تئوری چند لایه‌ای برای تحلیل روسازی‌های صلب استفاده كرد. نوع دیگری از روسازی‌ها، روسازی‌های مركب می‌باشند. روسازی‌های مركب بایستی براساس تئوری صفحه تحلیل شوند. زیرا بخش‌ باربر اصلی در اینگونه روسازی‌ها، بتن است.

2ـ روسازی‌های انعطاف‌پذیر به روسازی‌های متعارف و روسازی‌های تمام آسفالتی و .... تقسیم می‌شوند. روساز‌ی‌های متعارف شامل یك سیستم چند لایه‌ای می‌باشند به گونه‌ای كه مصالح مرغوب‌تر در قسمت‌های بالاتر به كار می‌روند. استفاده از روسازی‌های فوق در جاهایی كه مصالح محلی در دسترس می‌باشد. مناسب است.

فصل دوم :

كاهش عمر روسازی‌های انعطاف‌پذیر

 (كاهش عمر روسازی‌های انعطاف‌پذیر در اثر تغییرات شرایط چسبندگی بین لایه‌ها با توجه به كرنش قائم روی خاك‌بستر)

از جمله دلایل كاهش عمر بهره‌برداری روسازی‌ها، طراحی بدون در نظر گرفتن واقعیت‌ها اجرایی آنهاست. مقدار بار منتقل شده بین لایه‌ها به عوامل گوناگونی مانند میزان چسبندگی بین لایه‌ها و اصطكاك داخلی بین لایه‌‌ای آنها وابسته است. چنانچه این لایه‌ها با استفاده از چسبنده‌های مناسب بین لایه‌ای و تراكم كافی محدود شوند،‌آنها یكپارچه عمل می‌كنند. در این مبحث میزان خرابی روسازی‌های گوناگون با توجه به احتمال وجود این اصطكاك تحت بارگذاری‌های مختلف، ارزیابی می‌گردد. معیار خرابی روسازی‌های انعطا‌ف‌پذیر، میزان كرنش قائم روی خاك بستر در نظر گرفته شده و با روش‌های تحلیلی این كرنش‌ها محاسبه و عمر روسازی‌ها در تحمل این كرنش‌ها مقایسه شده‌اند. با توجه به این مطالعات، میزان كاهش عمر روسازی‌هایی كه دارای لایه‌های محدود و بدون اصطكاك داخلی هستند، نسب به روسازی‌های با اصطكاك داخلی تعیین گردیده است.

كلید واژه‌ها: اصطكاك داخلی، اندودهای تك كت و پریكمت، كاهش عمر روسازی، كرنش قائم روی خاك‌بستر.

 -1مقدمه

لایه‌های روساز‌های انعطاف‌پذیر معمولاً به دلیل ملاحظات اقتصادی از جنس‌های متفاوت در ضخامت‌های گوناگون ساخته می‌شود. نحوه تماس دو لایه متفاوت در روسازی‌های چند لایه‌ای «شرایط بین لایه‌ای» آنها را مشخص می‌كند. شراط بین لایه‌ای در میزان عكس‌العمل‌های تحت بارگذاری، تأثیرگذار است. خرابی‌هایی كه در روسازی‌ها به شكل زودرس مشاهده می‌شوند، بیشتر به علت طراحی سازه‌ای بدون در نظر گرفتن آنچه در اجراء اتفاق می‌افتد، است. هم اكنون در روش «طرح ضخامت مكانستیك» كه براساس میزان عكس‌العمل‌های سازه‌ای جسم راه فرآیند طراحی صورت می‌گیرد، دانستن شرایط بین لایه‌ای نقش مهم‌تری پیدا كرده است. استفاده از «تك كت»‌ و «پریمكت» بین دو لایه‌ی آسفالتی و یا یك لایه‌ی آسفالتی و یك لایه‌ی مصالح سنگی چسبندگی بین لایه‌ای را به وجود می‌آورد. میزان اصطكاك بین لایه‌ای علاوه بر وجود اندودهای فوق به تراكم، جنس و كیفیت مصالح لایه‌ها بستگی دارد، هر چه تراكم لایه‌های فوقانی بیشتر باشد، میزان در هم فرورفتگی اجزاء بین لایه‌ای بیشتر خواهد بود و میزان اصطكاك داخلی كاهش می‌یابد. میزان مقاومت مصالح سنگی بین لایه‌ها در برابر سایش باعث افزایش مقاومت اصطكاك لایه‌ای می‌شود.

2- تأثیر بارهای افقی و اصطكاك بین لایه‌ای بر عمر روسازی‌ها

عدم وجود شرایط بین لایه‌ای نامحدود در بارگذاری‌های افقی، باعث وقوع تغییر شكل‌های موجی در شیب‌ها، گردشگاه‌ها و نقاط شروع به حركت وسایل نقلیه سنگین می‌گردد. بررسی شرایط بین لایه‌ای و بارهای افقی با كمك نرم‌افزارهای المان‌های محدود (ABAQUS) انجام شده است كه در این مطالعات، مدل هندسی روسازی با المان‌ها مختلف و شرایط بین لایه‌ای نیز با تعریف انواع گره‌ها به وجود آمده‌اند. در تحقیقات دیگری اندازه‌گیری اصطكاك بین لایه‌ای با تجربیات آزمایشگاهی ـ مكانیكی از جمله آزمایش برش گیوتینی (Shear Test Guilotine Type) و آزمایش برش مستقیم (Direct Test) همراه بوده است. مجموعه این مطالعات نشان می‌دهد كه بارهای افقی شدیداً كرنش‌های كششی بالا و پایین رویه فوقانی و بالای لایه آستر را افزایش می‌دهد و باعث خرابی زودرس روسازی می‌گردد. اثرات جمع شونده شرایط بین لایه‌ای نامناسب و نیروهای افقی روی سطح روسازی بسیار بزرگ است، به طوری كه باعث كاهش عمر روسازی تا 300 برابر برای روسازی نیمه صلب و تا 15 برابر برای روسازی‌های انعطاف‌پذیر می‌شود.

جدول (1) مقایسه‌ای بین حالات مختلف شرایط بین لایه‌ای با توجه به دو ملاك اندازه‌گیری كیفیت روسازی، شامل عمر خستگی و عمر سرویس‌دهی انجام داده است. سیستم مدیریت روسازی با توجه به اینكه خرابی روسازی به تدریج اتفاق می‌افتد، بایست قادر به دانستن شرایط اجرای صحیح و كنترل شرایط اجرایی در پخش، لایه‌ریزی و تراكم روسازی‌ها به عنوان عوامل مؤثر در شرایط بین لایه‌ای در تخمین عمر روسازی و مدیریت آن باشد. در مطالعات حاضر نقش بارگذاری قائم، كه به روسازی‌های موجود كشور در شرایط بین لایه‌ای مختلف وارد می‌گردد، مورد نظر می‌باشد.

قیمت فایل فقط 6,900 تومان

برچسب ها : تحلیل روسازی انعطاف پذیر , طرح توجیهی تحلیل روسازی انعطاف پذیر , دانلود تحلیل روسازی انعطاف پذیر , عمران , روسازی انعطاف پذیر , كاهش عمر روسازی های انعطاف پذیر در اثر تغییرات شرایط چسبندگی بین لایه ها با توجه به كرنش قائم روی خاك بستر , مروری بر انواع روسازی , مدل تعیین عمر روسازی ها , تاثیر بارهای افقی و اصطكاك بین لایه ای به عمر روسازی ها , دانلود طرح ت