بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي اثر ترکهاي پوست سوسماري در ميزان افت شاخص وضعيت روسازي(PCI)
چکيده
نزديک به کل روسازيهاي موجود در کشور از جنس بتن آسفالتي هستند که به دلايل مختلف عمر کوتاهي دارند و در سال هاي اوليه عمرشان دچار خرابي ميشوند. يکي از مهم ترين خرابيهاي روسازيهايآسفالتي ترکهاي خستگي هستند که به دليل تعدد بار در جاده هاي کشور به وجود ميآيند. ترک پوست سوسماري يا ترک خستگي در اثر گسيختگي ناشي از خستگي رويه بتن آسفالتي تحت تکرار بارگذاري ترافيکي به وجود ميآيد. اين خرابي به صورت گسترده اي در جاده ها و مخصوصاً در معابر شهري به چشم ميخورند که با ترميم به موقع آن ها ميتوان به ميزان قابل توجهي شاخص وضعيت روسازي و در نتيجه کيفيت سواري دهي را افزايش داد.
در اين مقاله با تغيير در سه پارامتر نوع ، سطح شدت و تراکم خرابي پوست سوسماري، ميزان افت شاخص وضعيت روسازي مورد بررسي قرار گرفت . نتايج نشان ميدهد اين نوع خرابي تأثير زيادي در ميزان افت PCI دارد که براي ارگان هاي متولي تعمير و نگهداري راه ها مي تواند قابل توجه باشد.
کلمات کليدي : خرابي پوست سوسماري، شاخص وضعيت روسازي، ترک خستگي، سواري دهي .
١- مقدمه
هر سال حجم انبوهي از ثروت ملي ما بر اثر خرابيهاي رويه هايآسفالتي از بين ميرود. ترکهاي مربوط به خستگي از انواع خرابيهايي هستند که به تعداد زياد در رويه هايآسفالتي ديده ميشوند(٢٠٠٩,.Hosseini et al).
ترک پوست سوسماري ١يا ترک خستگي عبارت است از يک سري ترکهاي متصل به هم که در اثر گسيختگي ناشي از خستگي رويه بتن آسفالتي تحت تکرار بارگذاري ترافيکي به وجود ميآيد. اين ترکها هنگامي که تنش ها و تغيير شکل هاي نسبي تحت اثر چرخ وسايل نقليه به حداکثر مقدار خود ميرسد، از زير لايه آسفالتي شروع ميشود.
اين ترکها ابتدا به صورت يک سري ترکهاي طولي موازي با يکديگر در سطح رويه و در مسير جاي چرخ منتشر ميشوند، آنگاه با تکرار بارگذاري به يکديگر متصل شده و تکه هاي چندضلعي با گوشه هاي تيز تشکيل ميدهند که به الگوي پوست سوسمار شباهت دارد. ابعاد اين ترکها معمولاً از ٥٠ سانتيمتر بيشتر نيست . اين ترکها تنها در مسير عبور چرخ ها به دليل تکرار بارگذاري ايجاد ميشود(١٩٩٩,.ASTM).
ترکخوردگي پوست سوسماري تنها در نواحياي به وقوع ميپيوندد که در معرض تکرار بارگذاري ترافيکي قرار دارند همانند مسير عبور چرخ ها. در نتيجه خرابي تنها زماني کل يک منطقه را در بر خواهد گرفت که تمامي سطح مربوطه تحت بارگذاري ترافيکي قرار بگيرد. يکي از علل بروز ترکهاي پوست سوسماري، تغيير شکل بيش از حد لايه هاي روسازي در اثر بارگذاري و يا خستگي لايه رويه آسفالتي در اثر تکرار بارهاي وارده است . روسازيهاي ساخته شده بر روي خاکهاي با مقاومت کم و قابليت شکل پذيري زياد نيز دچار اين نوع خرابي ميشوند. همچنين عدم تراکم کافي لايه هاي اساس و زيراساس منجر به ترک پوست سوسماري ميشود(نشريه ٢٩٦.،١٣٨٣).
٢- سطوح شدت
کم ١- ترکهاي طولي ريز که به موازات يکديگر قرار دارند و ممکن است تعداد کمي از آن ها با هم ارتباط داشته باشند. اين ترکها فاقد پکيدگي هستند.
متوسط ٢- گسترش بيشتر ترکهاي خفيف تا حد تشکيل الگوي پوست سوسماري و پکيدگي خفيف .
زياد٣- شبکه ترک به اندازه اي گسترش پيدا کرده است که تکه هاي ترک به راحتي قابل تعريف بوده و لبه آن ها داراي پکيدگي است . همچنين برخي از تکه ها ممکن است در اثر حرکت وسايل نقليه از جاي خود حرکت کند(١٩٩٩,.ASTM).
روسازيها اگر چه از لحاظ ظاهري سازه هاي ساده اي به نظر ميرسند اما سيستم طرح آن ها در مقايسه با ساير سازه ها از پيچيدگي بيشتري برخوردار است . در طرح روسازيها مسأله خرابي ناگهاني مطرح نيست مگر آنکه روسازي به طور صحيح اجرا نشده باشد.
در صورتي که يک روسازي به طور صحيح طرح و اجرا گردد، بايد بتواند در دوره بهره برداري بدون آنکه دچار خرابي زودرس شود، اهداف اوليه احداث روسازي را تأمين کند. علت بروز خرابيها در روسازي ميتواند در اثر تغييرات در برخي از عوامل زير باشد(نشريه ٢٩٦.،١٣٨٣).
١- تعداد و نوع وسايل نقليه عبوري ٢- نوع و جنس مصالح و بستر روسازي
٣- شرايط جوي ٤- شرايط زهکشي
٥- کيفيت اجرا ٦- ضوابط و معيارهاي طرح و اجرا
٧- نگهداري راه
٣- شاخص وضعيت روسازي (PCI)٤
PCI يک نشانه عددي است که مقدار آن از صفر براي يک روسازي غيرقابل استفاده تا ١٠٠ براي يک روسازي کاملاً بيعيب و نقص تغيير ميکند. در اين سيستم ارزيابي درجه اضمحلال روسازي تابعي از نوع ، شدت و سطح تراکم است . به دليل تعداد زياد وضعيت هاي ممکن همه خرابيهاي روسازي از نقطه نظر نوع ، شدت و سطح تراکم ، به دست آوردن يک شاخص که هر سه عامل نوع ، شدت و سطح تراکم خرابي را به طور همزمان لحاظ نمايد بسيار مشکل خواهد بود. براي غلبه بر اين مشکل «ضرايب کاهندگي» به عنوان نوعي ضريب وزني که ميزان تأثير هر يک از ترکيبات نوع ، شدت و سطح تراکم خرابي را بر وضعيت روسازي نشان دهند ارائه شده است (١٩٩٦,.Sebaaly et al).
ضريب کاهندگي صفر نشانگر بدون اثر بودن خرابي بر روسازي و ضريب کاهندگي ١٠٠ نشان دهنده يک خرابي خيلي جدي است (نشريه ٢٩٦.،١٣٨٣).
PCI ابتدا توسط مهندسين ارتش آمريکا براي ارزيابي وضعيت روسازي فرودگاه ها پيشنهاد گرديد(عامري محمود.،١٣٧٥) که در حال حاضر مقبوليت وسيعي براي ارزيابي روسازي راه ها و پارکينگ ها به دست آورده و به عنوان يک روش استاندارد توسط بسياري از سازمان ها در سرتاسر جهان از جمله انجمن آزمايش و مصالح آمريکا (ASTM) پيشنهاد شده است (زراني زهره .،١٣٧٦).
سطوح شدت خرابيها و ضرايب کاهندگي مربوطه بر اساس شناخت عميق رفتار روسازي، آزمايش هاي صحرايي، ارزيابي دستورالعمل ها، تجربيات مهندسي و تعريف دقيق انواع خرابيها حاصل شده اند به طوري که امکان تعيين يک نشانه مرکب خرابي PCI ميسر باشد.
از آنجايي که روسازي يک راه در سرتاسر طول يا سطح خود الزاماً داراي ويژگيهاي يکساني نيست ، بنابراين براي تعيين PCI
کل مسير ابتدا بايد روسازي به واحدهاي کوچک تر براي بازرسي تقسيم شود (نشريه ٢٩٦.،١٣٨٣).
PCI هر واحد نمونه از رابطه ي ١ قابل محاسبه است :
که در آن :
PCI= شاخص (نشانه ) وضعيت روسازي ؛
C= عدد ثابت مربوط به حداکثر مقدار در مقياس سنجش وضعيت روسازي ؛
تابع وزن شده اي که وضعيت کيفي روسازي را برحسب ويژگيهاي خرابي به طور کمي کاهش ميدهد؛
Ti= نوع خرابي ؛
Sj= شدت خرابي ؛
Dij= سطح تراکم خرابي ؛
تابع (ضريب ) اصلاح براي درنظر گرفتن اثر ترکيبي (توأم ) خرابيهاي گوناگون روسازي که برحسب اثر تجمعي عوامل مختلف کاهش کيفيت روسازي (t) و تعداد آن ها (d) تغيير ميکند (١٩٩٣,.AASHTO).
٤- روش ارزيابي
روشي که در اين مقاله به منظور ارزيابي وضعيت روسازيها ارائه ميشود همان روش شاخص وضعيت روسازي (PCI) ميباشد که توسط گروه مهندسين ارتش آمريکا پيشنهاد شده است و امکان محاسبه آن بدون استفاده از تجهيزات پيشرفته و با استفاده از تجهيزات ابتدايي نظير متر، خط کش ، شمشه تراز و گونيا و با در اختيار داشتن کتابچه راهنماي نحوه محاسبه PCI نيز امکان پذير است (١٩٩٣,.AASHTO). روش ارزيابي PCI امروزه به طور وسيعي در دنيا کاربرد پيدا نموده و توسط سازمان هاي معتبر جهاني دنيا نظير اداره کل هوانوردي فدرال (FAA)١، وزارت دفاع آمريکا و بسياري سازمان هاي ديگر در سرتاسر دنيا مورد استفاده قرار گرفته است . در عصر حاضر اين روش براي ارزيابي روسازي فرودگاه ها به عنوان يک روش استاندارد به وسيله موسسه استاندارد آمريکا (ASTM) منتشر شده است (١٩٩٨,.ASTM).
