مقاله در مورد افزایش کارایی رویه های بتنی با اجرای روکش اسفالتی

افزایش کارایی رویه های بتنی با اجرای روکش اسفالتی
چکیده
روسا زی مرکب به رو سازیی اطلاق می شود که در ان لایه دو رویه از جنس بتنو اسفالت تشکیل شده باشد . بسته به اینکه لایه بتنی با لاتر قرارگیرد یا لایه اسفالتی نوعی طراحی و اجرای روسازی مرکب متفات با کیفیت خواهد بود ولی در متداول ترین نوع روسازی مرکب لایه آسفالتی با لاتر از لایه بتنی قرار می گیرد .در این حالت عموما” یک لایه روسازی اسفالتی با کیفیت روی رو سازی بتنی قدیمی اجرا
می شود وهدف ارتقای کیفیت سطح راه می باشد . قبل از اجرای روسازی اسفالتی جدید اقداماتی روی دال بتنی انجام می شود چرا که جابه جا یی و تغییر شکل ها ی دال بتنی در اثر حرارت و تغییرات دما نی تواند باعث ترک خوردگی لایه اسفالتی گردد .چند روش برای طراحی روسازی های مرکب وجود دارد .اما انچه که امروز بیشتر مد نظر گرفته شود استفاده از مدل های سازه ای و روش های مکانیستیک برای تعیین رفتار و عکس العمل های سازهای است استفاده از این روش ها دید مناسب تری از رفتار روسازی را در اختیار پژوهشگران قرار می دهد
1- مقدمه
روش های مرکب(سی پی) که به روسازی اطلاق می شود که شامل دو نوع روسازی. یعنی اسفالتی به عنوان لایه انعطاف پذیر و روسازی بتنی به عنوان لایه صلببا شد در برخی موارد از ازیک لایه میلنی جدا کننده بین لایه های اسفالتی وبتنی استفاده می گردد استفاده از مصالح بتنی به عنوان لایه زیرین و در نقش لایه اساس و مصالح اسفالتی به عنوان رویه ترکیب متداولی است که ویژگی هایی همچون مقاومت و سطح هموار را ارئه کرده و بهره برداری از یک لایه روسازی ایده را ممکن می سازد استفاده از مصالحبتنی
در نقش لایه ی رو یه و مصالح اسفالتی در نقش لایه اساس گزینه ای است که در صورت خرابی کامل لایه اسفالتی مقرون به صرفه است با توجه به هزینه اولیه بالای اجرای این نوع از روسازی ها ساخت انها به طور محدود صورت گرفته وبیشتر ربای معایب رو سازی بتنی موجود و به منظور ارتقای کیفیت سطح راه و تامین سرویس به صورت روکش اسفالتی بر روی روسازی های موجود به کار می رون
2-دلایل اجرای روسازی مرکب:
از انجاییی که تاریخچه استفاده از روسازی های مرکب به سال های اخیر باز می کردد فقط برخی کشورها مزایا یک چنین را تجربه کردهاند .در حال حاضر استفاده از روسازی مرکب به جاده های با ترافیک سنگین مانند بزرگراهها و شریان های اصلی متمرکز شده است عموما انتخاب روسازی تحت تاثیر یکی از عوامل زیر می باشد
1. اجتناب از تعمیر و نگهداری درز اب بند در روسازی های بتنی یا به حداقل رساندن ان
2. تعمیر یا ارتقای روسازی بتنی باسطح رو به زوال
3. کاهش نفوذ اب ودر نتیجه بهتر شدن رفتار بلند مدت سازه رو سازی
4.کاهش هزینه های اضافی در طول طرح برای مسئولانراه و استفاده کنندگان
3- مقاطع سازی:
در صورت استفادهاز روکش اسفالتی بر روی روسازی بتنی موجود بخش عمده بار بری از طریق لایه بتنی انجام می شود از این رو می توان برای طراحی لایه بتنی از تئوری صف حات استفاده کرد اگر بتوان از تئوری صفحات به منظور تعیین تنش خمشی دال بتنی بهره جست در صورتی که محل بار چرخ در نزدیکی لبه یا درزها وارد شود می توان از
تئوری لایه ها و یا صفحاتطراحی استفاده نمود . روسازی می تواند به صورت بتن غیر درزدار و یا بتن پیوسته باشد
علاوه بر انواع فوق رو سازی های مرکب می تواند شامل روسازی های اسفالتی با اساس تثبیت شده یا تثبیت نشده نیز باشد برای روسازی اسفالتی با اساس بتنی است شکل (1) دو مقطع متفاوت که در بیشتر کشور ها به عنوان مقطع متداول اجرا میشود را نشان می دهد در صورتی که مانند مقطع (الف) از یک لایه اسفالتی با دانه بندی باز مابین لایه ی اسفالتی و بتنی استفاده گردد می توان تر ک های انعکاسی را کاهش داد مقطع(ب) روش متداول دیگری را نشان می دهد که در ان برای جلو گیری از انعکاس ترک ها از یک لایه ضخیم از مصالح دانه بندی شده میان دو لایه اسفالتی وبتنی استفاده شده است در صورت اجرای این روش می توان لایه را در دو بخش اسفالت سطحی به صفحات 40 میلی متر و لایه 50 میلی متر اجرا نمود
4- اجرای روکش اسفالتی روی روسازی بتنی موجود:
همن طور که ذکر گردید یکی از مسائل مهم رو سازی های بتنی با روکش های اسفالتی .انتقال ترک ویا درز های دال بتنی به لایه ی اسفالتی استکه پس از انتقال ترک موجب نفوذ اب به درون سازه راه می شود .از این رو روش های متعددی توصیه می شود تا انتقال ترک های انعکاسی به روکش افالتی به حداقل برسد :
1. روکش های اسفالتی ضخیم تر
2.تقسیم دال بتنی دارای ترک به مقا طع کوچکتر
3.استفاده از لایه رها کننده ترک با امکانات زهکشی
4. اجرای درز و پر کردن ان در لایه اسفالتی
5. بکارگیری از لایه جذب تنش به عنوان لایه میانی روکش
6. بکرگیری لایه پار چه گونه به عنوان لایه میانی روکش
استفاده از روش (1)در مواقعی پیشنهادی که ضخامت روکش در نقش لایه تقلیل دهنده ترک انعکاسی کمتر از 230 میلی متر است. معمولا” وقتی که ضخامت روکش به 200تا230 میلی متر می رسد استفاده از روش های بعد توصیه می شود از انجایی که در رابطه با روش های (5)و(6) مدارک علمی و فنی کافی وجود ندارد به عنوان گزینه های تحقیقاتی مطرح می گردندلذا از روش های طراحی که به تعیی ضخامت لایه اسفالتی می پر دازند بر اساس بکارگیری روش های (2)(3)(4) تنظیم شده اند
5-روش های طراحی
تا سال 1960 روش های طراحی مختلف توسط افراد و شرکت های گو ناگون برای تعیین ضخامت روکش اسفالتی پیشنهاد شد که همه بر پایه تجربه وقضاوت مهندسی استوار بود از سال 1960 استفاده از ازمهیش غیر مخرب افت روسازی باعث شد تا روش هایی منطقی تر و بر مبنایاندازهگیری تغییر مکان ها و بررسی موقعیت روسازی مورد توج قرار گرفت سه روش کلی طراحی برای تعیین ضخامتروکش اسفالتی متصور استروش ضخامت موثر روش تغییرشکل وروش مکانیستیک/تجربی
اصل اولیه روش ضخامت موثر این است که ضخامت مورد نظر عبارت است از تفاوت بین مورد نیاز برای یم روسازی جدید و ضخامت موثر روسازی موجود همچنین در این روش
فرض براین است که هر چه از عمر رو سازی می گذرد و خرابی در ان به وجود می اید ضخامت موثر روسازی کمتر وکمتر می گردد به دلیل اینکه ضخامت موثر در این روش بر پایه نوع موقعیت و ضخامت هر لایه استوار است ای روش انلیز اجزا نیز معروف گردیده است این روش توسط انستیتوو اسفالت و اشتو برای طرح روکش اسفالتی برروی سازی بتنی به کار برده می شود
روش تغییر شکل بر پابه ارتباط تجربی میان میزان افت روسازی و ضخامت روکش استوار است در ای روش باید اتقدر ضخیم باشیم که میزان افت و تغییر شکل ذروسازی را در حد مطلوب کنترل نمایند این روش انستیتو اسفالت (1963) مرکز تحقیقات وراه ترابری بریتانیا(1978) انجمن ترابری کالیفرنیا(1979) و انجمن راه ترابری کانادا(1997) به کار برده شده است در روش مکانیستیک /تجربی طرح روسازی جدید براساس محاسبه تنش .کرنش و تغییر شکل روسازی با استفاده از روش های مکانیستیک صورت می گیرد و پیش بینی نتایج خرابی نیز به وسیله معیارهای شکست تجربی انجام می پذیرد برای طرح روکش های انعطاف پذیر
معیارهای طراحی ترک خستگی وتغییر شکل دائمی رویه می باشد در حالی که برای طرح روکش های بتنی روی لایه اسفالتی ترگ های خستگی تنها معیار طراحی می باشد البته پدیده فرسایش نیز یکی دیگر از معیارهای طراحی رو سازی بتنی است اما از انجا که در نظر کرتن این معیار موجب افزایش ضخامت وغیر اقتصادی شدن روکش می گردددر طرح روکش بتنی بر روی لایه اسفالتی مورد توجه قرار نمی گیرد دو نکتهدیگر در به کار گیری این روش حائز اهمیت است اولین نکته اینکه قبل از مدل سازی طرح روکش بدین روش بایستی میزان باقیمانده از عمر خستگی روسازی اولیه بررسی می شود اگر عمر روسازی به پایان رسیده باشد به هگام مدلسازی روکش جدید به عنوان لایه دوم در سیستم دو لایهای در نظر گرفته میشود و برای مدول عکس العمل لایه اول نیز از مدول عکس العمل خاک بستر استفاده می شود نکته دوم به ترگ های و درز های موجود در روسازی بتنی موجودباز می گردد
تجزیه تحلیل روکش های اسفالتی به صورت مکانبتیک به دلیل برخورد با دو نوع مصالح مختلف مشل و پیچیده است از نظر تئوری می توان با استفاده از برنا مه های مر بوط به تحلیل صفحات در روش اجزاء محدود مدل سازی را انجام داد بدین صورت که لایه اسفالتی به عنوان لایه رویه ولایه بتنی به عنوان لایه زیرین مدل می شوند اما از انجا که درز ها و ترک هایی در لایه بتنی موجود میباشد مدل کردن لایه زیرین سیستم روسازی دو لایه ایبا مشکل مواجه می شود برای حل این مشکل می توان در صورت در اختیار داشتن ضرایب اصلاح شده بارگذاری گوشه ولبه دال با استفاده از روش های تحلیل سیستم روسازی پر داخت برای دسترسی به این ضرایب به مرجع مراجعه کنید
6-پروژه طرح روسازی مرکب با اساس بتنی مسلح پیوسته و روکش سطحی اسفالت
در این پروژه روساری مرکبی شامل یک لایه روسازی مرکبی یک لایه سطحی اسفالت روی اساس بتنی مسطح پیوسته از لحاظ رفتار مورد بررسی های تجربی وبا crcb استفاده از روش های مکانیستیک مورد مطالعه تحلیلی قرار گرفته است
علاوه بر اینکه دارای ترک های با ریک با فا صله های کم بوده و از انجا که به صورت پیوسته اجرا می شود . فاقد درز می باشد (شکل (2)) لذا مشکل مدل کردن ترک های عمیق و درز ها که در روسازی های بتنی غیر مسلح و درز دار می باشد .را نداشته و از طرف دیگر مساله بروز و گسترش تر کهای انعکاسی به انعکاسی به دلیل موئی بودن ترک ها منتفی است مفهوم اصلی و پایای این طرح بدین صورت در نظر گرفته شد که ظرفیت پایدار روسازی و تحمل بار تر افیک برعهده بوده وظیفه می باشد. ASC تامین یک سطح با کیفیت نیز بر عهذه CRCB
به عنوان معیار طراحی در نظر گرفته CRCB. از انجایی که ترکهای خستگی در
به درستی تخمین CRCB شده بودند می بایست تنش های بار گذاری و حراتی در
CRCB) برای تحلیل مکانیکی FEM زده شوند . به همین لحاظ از روش المان محدود
به المان های صفحه ای مستطیلی و نیز الما نه ای ترک CRCB بهره بردای شد در این مدل .
برای نشان دادن دال با ترک های عر ضی روی پی وینکلر تقسیم و بار انتقالی در ترک های نیز سه فنر الاستیک خطی (برشی وخمشی .کششی ) در المان ترک دل گردید برای محاسبه تنش ها می تواند به ASC در سیستم دو لایه از تئوری صفحات مرکب استفاده شد مطابق این تئوری
تلقی می شود (شکل(3))CRCB عنوان یک ضخامت اضافی برای
به تر تیب ضخامت مدل الاستیستیه و ضریب پواسون لایه اسفالتی h.E.m که در روابط فوق
و بتنی می باشد .یا با بدست امدن ضخامت معادل برای سیستم دو لایه ای مقادیر تنش قابل محاسبه هستند پس از مدل سازی مرکب .نکته مهم یافتن ثابت CRCBدر
فنر برای بار انتقالی در تر ک های عر صی مقایسه می شوند این مقادیر با باز شدن ترکها و تغییر درجه حرارت تغییر می کنند . لذا وارد کردن ایت تغییرات در روند طراحی باعث پیچیده شدن موضوع می شود
تاثیراتی رویسیستم خواهد داشت یکی از این تاثیرات کاهش CRCBASC وجود
و تاثیر دیگر کاهش گرادیان حرارتی روی CRCB میزان تنش
می باشند که تاثیر اول با استفاده از مفهوم ضخامت معادل و بر پایه تئوری CRCB
صفحات مرکب توجیح می شود اثرات حرارتی نز با ازمایش روسازی در ازمایشگاه قابل مشاهده است . در نهایت جمع اثار مکانیکی و حرارتی روی این بخش به صورت مقادیر پارامتر یک بر روی معیار خستگی مورد بررسی قرار می گیرند .
از دست اورد های این پژوهش نمودار هایی برای نشان دادن میزان تاثیر مدول لایه اسفالتی روی نسبت تنش و نسبت تغییر شکل رو سازی مرکب تحت بار گذاری داخلی و بار گذاری لبه به دست امدند که نشان دهنده نسبت کاهش تنش و نسبت تغییر شکل در مقابل افزایش مدول الاستیستیه لایه اسفالتی بودند . همچنین نمودارهایی برای در مقابل گرادیان حرارتی قبل و بو از اجرای روکش اسفالتی حاصل گردیدند این نمودار CRC Bاثر مثبت روکش اسفالتی در کاهش دما CRCB تعیین تابع توزیع دما در
را مشخص کردند از دیگر نتایج این چژوهش جداولی هستند که برای تخمین دمتای را مشخص کردند از دیگر نتایج این پژهوهش جداولی هستند که CRCB نقاط مختلف
در مقابل تغییر در جه حرارت محیط و با توجه CRCB برای تخمین نقاط مختلف
به روکش اسفالتی به کار می روند
7- نتیجه گیری
در طول عمر بهره بردار یبتنی به منظور تامین پارامترها سطح روسازی و ارتقای کیفیت ان اصلاح روسازی ضرورت دارد .با بررسی مکانیستیک تجربی تاثیر روکش سطحی اسفالتی روی اساس های بتنی مسلح پیوسته نتایج زیر حاصل گردید:
1. نتایج تحلیل سیستم دو لایه ای با استفاده از تئوری صفحات مرکب نشان دادند که اجرای روکش اسفالتی موجب کاهش تنش های ناشی از بار گذاری روی اساس بتنی مسلح می گردد.

فایل : 9 صفحه

فرمت : Word