دانلود مقاله 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:

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 

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

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.

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)