دانلود تحقیق تعیین ضخامت سنگفرش

برای تعیین ضخامت مؤثر سنگفرش پیاده روی موجود بر حسب ضخامت HMA، یک یا چند ضریب تبدیل باید یافت شود.

اگر پیاده روی موجود عمق کامل باشد، روش 1، بر اساس شاخص سرویس دهی موجود (PSI) روی موجود، می تواند برای تعیین ضریب تبدیل بکار برود در غیر اینصورت، روش 2 بر اساس شرایط فردی هر لایه، باید بکار برود تا ضریب تبدیل هر لایه مشخص گردد.

روش1: شکل 13.2 ضرایب تبدیل C را برای پیاده روهای آسفالت با عمق کامل بر اساس پیاده رویی موجود در زمان over lay را می دهد، دو منحنی در شکل، تفاوت در عملکرد را پس از قرار دادن over lay را نشان می دهد.

منحنی بالایی، خط A، پیاده روها را با یک میزان کاهش یافته تغییر در PSI در مقایسه با میزان تغییر آنها قبل از over lay را نشان می دهد.

منحنی پایینی، خط B، یک میزان تغییر در PSI حدود همان مقدار قبل از over lay را نشان می دهد و بنابراین تا حدی محافظه کارانه است.

انتخاب بین دو منحنی موضوع قضاوت و تجربه است.

ضرایب تبدیل نشان داده شده در شکل 13.2 فقط برای HMA بکار می رود.

اگر مخلوط های آسفالت امولسینهای شده استفاده شوند، ضرایب اکی والان نشان داده شده در جدول 13.2 باید استفاده گردد.

ضخامت مؤثر هر لایه موجود با ضرب کردن ضخامت واقعی هر لایه در ضریب تبدیل و ضریب اکی والانسی مناسب بدست می آید.

کل ضخامت مؤثر توسط
جمع کردن ضخامت مؤثر مجزایی تمام لایه های سنگفرش بدست می آید:
(13.5)
h و c وE ضخامت، ضریب تبدیل و ضریب اکی والانسی لایه i وn تعداد کل لایه ها است.

مثال13.2:
عمق سنگفرش آسفالت(عمق کامل) شامل یک HMA 2 اینچ و یک بستر base آسفالت امولسیفای نوع II اینچی6 قرار است روکش over lay شود.

جواب:
از شکل 13.2، بر اساس خطA و 0.6 بر اساس خط B است.از جدول 13.2، ، از معادله 13.5، .

بر اساس خط A و .

بر اساس خط B است.

اگر c متوسط بکار رود .

روش2 : در این روش شرایط هر لایه مجزا ارزیابی می شود و ضریب تبدیل
مناسب c از جدول 13.3 بدست می آید.

شبیه به معادله 13.5 ضخامت مؤثر چنین بدست می آید:
(13.5)
روش 2 می تواند برای سنگفرش های عمق کامل استفاده شود.

اگر PSI معلوم باشد.

هر دو روش 1 و2 استفاده و مقایسه شود.

اگر چه تغییرات در مقادیر نشان داده شده در جدول 13.3 بر اساس تحلیل شهودی است، ولی تجربه نشان داده است که آنها برای طراحی over lay مفید می باشند.

مثال 13.3
ضخامت مؤثر یک سنگفرش شامل یک سطح 4 in HMA ای، یک بستر 6 in ای(152mm) و یک زیر بستر sub base قلوه سنگ شکسته crushed gravel را تعیین نمایید.

سطح ترک های مختلف را نشان می دهد.

بستر پایدار شده با سیمان علائم پمپ کردن و کاهش پایداری در امتداد لبه های سنگفرش را نشان می دهد.

و زیر بستر قلوه سنگ خرده شده در شرایط خوب با یک شاخص پلاستیسیته کوچکتر از 6
می باشد.

جواب: طبقه بندی ماده برای HMA، V(a) در جدول 13.3 است.

چون ترک‌های مختلفی وجود دارد، یک مرز پایینی c برابر با 0.5 انتخاب می شود.

بستر پایدار شده سیمان به صورت 1V(c) طبقه بندی می شود.

زیر بستر خرده سنگ یصورت II طبقه بندی می شود، چون در شرایط خوب با PI کمتر از 6 می باشد، یک مرز بالایی برابر با 0.2 انتخاب می شود.

از معادله 13.6 بدست می آید .

محاسبه ضخامت over lay :
ضخامت over lay مورد نیاز تفاوت بین ضخامت مورد نیاز از یک سنگفرش با عمق کامل و ضخامت مؤثر از سنگفرش موجود است(معادله (130) ضخامت سنگفرش جدید می تواند از نمودار طراحی برای سنگفرش کامل ارائه شده در شکل 11-11 تعیین گردد.

مثال13.4 سنگفرش موجود نشان داده شده در مثال 13.3 دارای مدول 1000Rsi است.

ضخامت overlay لازم برای حمل یک ESAL برابر با را تعیین کنید.

حل:از مثال 13.3 بدست می آید .

‌ و‌ از شکل 11.11 ، از معادله 13.1، ضخامت over lay لازم برابر است.

روش خمیدگی:خمیدگی های سنگفرشی توسط Benkelman beam با استفاده از یک روش آزمایش صورت می گیرد.

اطلاعات خمیدگی و مساحی برای تثبیت بخش تحلیل استفاده می شوند.

حد اقل ده اندازه گیری خمیدگی باید برای هر بخش تحلیل یا حد اقل 20 اندازه گیری برای هر مایل انجام شود.

دماهای سنگفرش در زمان اندازه گیری های خمیدگی اندازه گیری می شوند طوری که خمیدگی ها بتوانند برای یک دمای استاندارد تنظیم شوند .

یک روش نمونه برداری تصادفی برای انتخاب حمل های اندازه گیری های خمیدگی توصیه می شود.

خمیدگی RRD; random نماینده: خمیدگی ها، پس از اینکه آزمایشات خمیدگی بر روی بخش تحلیل (آنالیز) کامل می شوند، برای تعیین RRD بکار می روند.

(13.7) که خمیدگی rd ، خمیدگی میانگین، S انحراف معیار، F ضریب تنظیم دما و C ضریب تنظیم پریود بحرانی است.

استفاده از دو انحراف معیار بالاتر از میانگین ایجاب می کند که 97% از اندازه گیری ها کوچکتر از باشد.

محل ها در داخل بخش آنالیز با خمیدگی های بزرگتر از برای عملیات ویژه توصیه می‌گردد.

پیشنهاد می شود که خمیدگی های اضافی برای تعیین میزان چنین نواحی ضعیفی، اندازه گیری گردد.

شکل 13.3 منجنی های ضریب تنظیم دما را برای ضخامت های گوناگون بسترهای شن ماسه متراکم نشان می دهد.

یک ضخامت بستر 0 in مربوط به یک سنگفرش آسفالت عمق کامل است.

دماها دارای بیشترین تأثیر بر روی سنگفرش های عمق کامل است و تأثیر کاهش می باید وقتی که ضخامت بستر گرانولار زیاد می شود.

دوره بحرانی عبارت انداز فاصله ای است که در آن سنگفرش با بارهای سنگین آسیب می بیند.

در نواحی یخ زده، این دوره پس از آب شدن یخ در بهار پیش می آید.

اگر اندازه گیری های خمیدگی در طی دوره بحرانی انجام شود، ضریب تنظیم c برابر با 1 خواهد بود.

اگر خمیدگیها در دوره بحرانی اندازه گیری نشود، c بزرگتر از 1 است و می تواند از یک سابقه پیوسته خمیدگیها اندازه گیری شده برای یک سنگفرش مشابه تعیین گردد.

اگر هیچ سابقه ای از اطلاعات خمیدگی قابل مقایسه موجود نباشد، c باید توسط تنظیم مهندس انتخاب شود.

مثال 13.5: یک سری از اندازه گیری های خمیدگی توسط Benkelman بر روی یک سنگفرش با عمق کامل در طی یک دوره بحرانی با یک دمای سنگفرش انجام شد.

خمیدگیهای به دست آمده 0.033, 0.035,0.040, 0.025, 0.028, 0.026, 0.020, 0.035,0.034 و 0.027 in بودند.

را بدست آورید.

جواب: یا با دمای سنگفرش از شکل 13.3 ضریب تنظیم دما بدست می‌آید .

در طی دوره بحراتی، به دست می آید c=7، از معادله 13.7، حاصل می گردد.

خمیدگی پس از over lay: در توسعه روش طراحی، سنگفرش روکش شده به صورت یک سیستم دو لایه با HMA OVER به عنوان لایه 1 و سنگفرش موجود به عنوان لایه 2 در نظر گرفته شد.

برای تعیین لایه 2 بکار رفت.

با فرض همگن بودن سنگفرش موجود نیم فضا (half-space) با یک نسبت پر آسرن 0.5، از معادله 2.8 بدست می آید : (13.8) که در آن q فشار تماس است که 70 psi (kpa 483) در نظر گرفته می شود و a شعاع ناحیه بارگیری شده واحد معادل است تا بار را بر روی تایرهای دو گانه ،با فرض اینکه (163mm)in 6.4 باشد.

خمیدگی مورد انتظار پس از over lay به خمیدگی واهی نامیده می شود و می تواند با معادله زیر بدست آید: که در آن ضخامت over lay و مدول over lay برابر با (Gpa3.5)psi500000 فرض می شود.

طراحی ضخامت over lay فرض می شود که یک رابطه منحصر به فرد بین بر حسب inch و ESAL مجاز وجود باشد(شکل 13.4) و چنین نمایش داده می شود (13.10) اگر ESAL برای over lay داده شده باشد می تواند از معادله 13.10 تعیین شود.

اگر داده شده باشد، می تواند از معادله 13.8 بدست آید.

اگر و .

مقادیر E, a, q معلوم باشند، ضخامت over lay می تواند از معادله 13.9 بدست آید.

شکل 3.5 نمودار طراحی مربوط به ESAL و را برای ضخامت over lay نشان می دهد.

مثال13.6 :با روش مؤسسه آسفالت، ESAL مجاز برای یک لایه روییover lay 2 اینچی بر روی یک سنگفرش آسفالت را با یک برابر با هد 0.062 مشخص کنید.(1.57mm).

جواب: بر اساس معادله 13.8 و پارامترهای فرض شده توسط مؤسسه آسفالت داریم .

ازمعادله 13.10 داریم ESAL=347000 که با مقدار بدست آمده از شکل‌13.5 کنترل می‌گردد .

عمر باقیمانده: شکل 13.4 یا معادله 13.10 می تواند برای برآورد کردن عنر باقیمانده یک سنگفرش موجود یا زمانی که باقی می ماند قبل از اینکه یک overlay لازم باشد، بکار برود.

روش به شرح زیر است: 1- را تعیین کنید 2- عمر باقیمانده یعنی (ESAL) را از شکل 15.4 با فرض اینکه بصورت بدست آورید.

یک روش مناسبتر عبارت اند از استفاده از معادله 13.10 است که می تواند چنین نوشته شود.

(13.11) که در آن بر حسب inch است.

3-ESAL طراحی برای سال جاری برآورد کنید و ضریب رشد را تعیین کنید.

(13.12) ضریب رشد 4-نرخ رشد ترافیک را بر حسب درصد برآورد نمایید و دوره طراحی مربوط به ضریب رشد را از جدول 6.13 بدست آورید.

دوره طراحی، تعداد سالهای برآورد شده است قبل از اینکهoverlay لازم باشد.

مثال 13.7 اگر برای سال جاری باشد و نرخ رشد ترافیک 4% ، تعداد سال های قبل از over lay را برآورد کنید.

جواب: از معادله 13.11 بدست می آید.

از معادله 13.2 ضریب رشد بدست می آید.

از جدول 6.13 زمان برآورد شده قبل از overlay=6.5 سال بدست می آید.

13.3.2 –overlay آسفالت بر روی سنگفرش PCC مشابه با overlay های آسفالت بر روی سنگفرش آسفالت، ضخامت مؤثر و خمیدگی برای overlay های آسفالت بر روی سنگفرش PCC موجود هستند.

روش ضخامت مؤثر: روش همانند برای over lay های آسفالت بر روی سنگفرش‌های آسفالت و ضرایب تبدیل سنگفرش های pcc موجود در جدول 3.3 نشان داده می شوند.

با این حال، باید مواردی در طراحی در نظر گرفته می شود.

در بین علائم خرابی در آسفالت می توان ترک خوردن، کنده شدن و حرکت لوحه slab تحت ترافیک را نام برد.

همچنین اگر سنگفرش قبل از over lay درزگیری نشود یا ترک بخورد، این امر باید در انتخاب ضریب تبدیل صحیح از جدول 13.3 در نظر گرفته شود این روش تحلیل مؤلفه نیز می تواند برای سنگفرش های pcc ای بکار برود که قبلا با آسفالت over lay شده اند.

مثال 13.8 اگر ESAL طراحی مفروض باشد، یک over lay آسفالت را برای سنگفرش ای طراحی کنید که شامل 8 اینچ از لوحه های pcc و 2n4 از زیر بستر خرده سنگ-ماسه است.

سنگفرش محکم، بطور قابل توجهی ترک می خورد ولی قسمت های لوحه شکسته شده اند و بخوبی بر روی زیر بستر توسط غلتک های سنگین برای over lay درزگیری می شود.

زیر بستر دارای مدول بر جهندگی (ssmpa) psi 8000 است.

جواب: از جدول pcc.13.3 بصورت v(c) با یک ضریب تبدیل o.s طبقه بندی می شود و زیر بستر قلوه سنگ-ماسه به صورت N با یک ضریب تبدیل 0.15 طبقه‌بندی می شود.

از معادله13.6، بدست می آید.

با ، از شکل 11.11 یک سنگفرش عمق-کامل in10.2 لازم است.

بنابراین ضخامت باید کافی باشد.

روش خمیدگی: روش خمیدگی ارائه شده توسط مؤسسه آسفالت تعیین هویت و ترمیم نواحی خراب را قبل از over lay تاکید می کند.

بررسی های شرایط سنگفرش همراه با بررسی خمیدگی در تعیین هویت شرایط خرابی مفید هستند.

برای بزرگره های دو مسیری، اندازه گیری های خمیدگی در لبه خارجی در دو طرف خط مرکزی انجام می‌شود.

برای بزرگراه های تقسیم بندی شده، خمیدگی ها باید فقط در خارجی ترین لبه اندازه گیری شود.

اندازه گیری های خمیدگی های اضافی باید در گوشه ها، اتصالات، ترک ها و نواحی سنگفرش خراب شده انجام شوند تا توانایی انتقال بار تعیین گردد.

خمیدگی های مجاز برای JPCP و JRCP خمیدگی های عمودی در اتصالات از همه مهمتر هستند، همانطور که توسط تیر Benkelman beam اندازه گیری شده است، خمیدگی جزئی باید کمتر از in0.002 باشد و خمیدگی متوسط، باید کمتر از in 0.014 باشد.

سنجش های این خمیدگی ها در شکل 13.6a نشان داده می شود.

پایدار سازی و درز بندی زیرین لازم هستند اگر این معیارها تأمین نشوند.

بررسی های بر روی CRCP نشان می دهند که خمیدگی های dyna flect برابر 0.0006 تاin0.0009 15) تا(23 یا بیشتر منجر به ترک خوردن و خرابی بیش از حد می گردد.

اگر خمیدگی بحرانی w، مطابق شکل13.6b بیش از in0.0006 (mm15) باشد، درزبندی زیرین یا پایدار ساری لازم است HMA متراکم می تواند خمیدگی ها را به اندازه کاهش دهد.

با این حال، این مقدار با نوع مخلوط و شرایط محیطی تغییر می کند و ممکن است تا زیاد شود.

اگر تحلیل خمیدگی یک کاهش مطلوب %50 یا بیشتر را نشان دهد، over