بخشی از مقاله
چکیده:
استفاده از روشهای پیشرفته علمی برای تحلیل سازه ای و همچنین محاسبه تنش ها، کرنشها و تغییر شکلها در خاک بستر و یا هر یک ازلایه های روسازی مستلزم در اختیار داشتن یکدستگاه رایانه پیشرفته با ظرفیت کافی و سرعت داده پردازی نسبتاﹰ بالا است، در غیر این صورت استفاده از این روشها برای تحلیل سازه ای روسازی بسیار دشوار، طاقت فرسا و در بعضی موارد غیر ممکن خواهد بود. در این مقاله یکروش ساده، لیکن علمی و معتبر برای بار گذاری و تحلیل سازه ای روسازیهای انعطاف پذیر ارائه شده است که امکان با رگذاری و تحلیل سازه ای روسازی را با استفاده از یک ماشین حساب جیبی مهندسی میسر می سازد. پاسخها و نتایج حاصل از بار گذاری و تحلیل روسازی با این روش با تقریب کافی و حداقل خطای ممکن منطبق بر پاسخها و نتایج حاصل از تحلیل روسازی با روشهای پیشرفته علمی میباشد. علاوه بر آن با استفاده از این روش تحلیلی میتوان حداقل ضخامت لازم برای روکش آسفالتی روسازیهای موجود را به نحوی طراحی نمود که مقدار حداکثر کرنش فشاری قائم روی خاک بستر روسازی از حد مجاز تجاوز ننماید.
١ مقدمه
معمولاﹰ در تحلیل سازه ای روسازیهای انعطاف پذیر فرض بر آنستکه سیستم روسازی متشکل از تعدادی لایه با ضخامتهای محدود باشدکه بر روی بستری با ضخامت نا محدود قرار دارد. علاوه بر آن فرض میشود که مصالح خاک بستر و همچنین هر یک از لایه های روسازی، همگن و همسان باشند و در فصول مشترک آنها نیز چسبندگی و پیوستگی کامل وجود داشته باشد]١-٣.[ در اغلب روشهای تحلیلی رفتار مصالح روسازی نیز خطی و ارتجاعی در نظر گرفته میشوند ]١-٣.[ در این روشها برای محاسبه مقادیر تنشها، کرنشها و تغییر شکلهائیکه در اثر بارگذاری در خاک بستر و همچنین هر یک از لایه های روسازی بوجود می آیند، لازم است که مشخصات فنی مصالح این لایه ها در اختیار باشند. این مشخصات عبارتند از ضریب ارتجاعی و ضریب پواسون که معمولاﹰ با انجام آزمایشهائیکه مستلزم در اختیار داشتن تجهیزات پیشرفته و گران قیمت آزمایشگاهی است بدست می آیند.
در گذشته برای تسهیل در حل روابط پیچیده و دشوار ریاضی که منجر به محاسبه تنشها، کرنشها و تغییر شکلهایی میشد که در اثر بار گذاری روسازی در خاک بستر و یا هر یک از لایه های روسازی ایجاد میشوند از جداول و نمودارهایی استفاده میشد که برای این منظور تهیه و ترسیم شده بودند ]٤.[ لیکن در عصر حاضر که علوم رایانه پیشرفت زیادی داشته است برای محاسبه این پارامترها و تحلیل روسازی از نرم افزارهای رایانه ای استفاده میشود. استفاده از این نرم افزارها برای تحلیل روسازی مستلزم در اختیار داشتن یکدستگاه رایانه شخصی پیشرفته با ظرفیت کافی و سرعت داده پردازی نسبتاﹰ زیاد است. در این مقاله یک روش ساده لیکن معتبر و علمی برای محاسبه تنشها، کرنشها و تغییر شکل هائی که در اثر یک بار گسترده یکنواخت دایره ای شکل در خاک بستر و یا هر یک از لایه های روسازی بوجودمی آیند ارائه شده استکه امکان تحلیل روسازی را با استفاده از یک ماشین حساب جیبی مهندسی میسر می سازد.
این ماشین حساب بایستی دارای ظرفیت پذیرش حداقل ٦٠٠ گام برنامه نویسی برای ذخیره سازی اطلاعات ورودی و همچنین انجام عملیات محاسباتی به منظور محاسبه پارامترهای مورد نظر و در نتیجه تحلیل روسازی باشد. علاوه بر موارد فوق در این مقاله یک روش ساده برای طراحی ضخامت روکش آسفالتی روسازیهای فرسوده نیز ارائه شده است.
٢- مشخصات فنی مصالح روسازی و خاک بستر
٢-١- ضریب پواسون - - i
برای محاسبه تنشها، کرنشها و تغییر شکلها در خاک بستر و همچنین هر یک از لایه های روسازی ابتدا لازم استکه مشخصات فنی این مصالح در اختیار باشند. در اکثر روسازیهای انعطاف پذیر ضریب پواسون لایه های تثبیت شده با قیر - - m بین ٢/٠ تا ٥/٠ تغییر میکند که در اغلب موارد این ضریب برای مخلوطهای آسفالتی برابر با ٣٥/٠ در نظر گرفته میشود. برای خاک بستر - - r و مصالح لایه های تثبیت نشده - - i روسازی نیز ضریب پواسون بین ٣٥/٠ تا ٤٥/٠ در نظر گرفته میشود ]٤.[
٢-٢- ضریب ارتجاعی - - Ei
ضریب ارتجاعی خاک بستر و سایر لایه های تثبیت نشده روسازی را میتوان با انجام آزمایشهای سه محوری و یا بارگذاری صفحه بدست آورد. لیکن در مواردیکه نتوان با انجام این آزمایشها ضریب ارتجاعی خاک بستر روسازی را تأمین نمود، این امکان وجود دارد که با در دست داشتن نسبت باربری کالیفرنیای خاک بستر روسازی - CBR - و استفاده از رابطه - ١ - مقدار این پارامتر را برای خاک بستر بدست آورد.
رابطه - ١ - برای خاکهائیکه در سیستم رده بندی یونیفاید در رده های قرار دارند و همچنین برای مصالحی که ضریب ارتجاعی آن برابر و یا کمتر از ٢١٠٠ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع باشد صادق است.
برای مصالح لایه های تثبیت نشده روسازی نیز این امکان وجود دارد که ضریب ارتجاعی - - Erg لایه مورد نظر را بر حسب ضخامت لایه - - - hi - cm و همچنین ضریب ارتجاعی خاک بستر - - Er ، با استفاده از رابطه - ٢ - بدست آورد.
رابطه - ٢ - در مواردی صادق است که مقدارErg بدست آمده از رابطه - ٢ - بزرگتر از Er ٢ و یا کوچکتر از Er ٤ بر حسب کیلوگرم بر سانتیمتر مربع باشد. بدلیل آنکه خصوصیات و مشخصات فنی مخلوطهای آسفالتی بستگی به خصوصیات اجزاﺀ تشکیل دهنده مخلوط و همچنین درجه حرارت و مدت زمان بار گذاری آسفالت دارد، در این مقاله بجای ضریب ارتجاعی آسفالت از ضریبی موسوم به ضریب سفت آسفالت - - Sm استفاده شده است که علاوه بر درجه حرارت و مدت زمان بار گذاری بستگی به خصوصیات فیزیکی قیر و همچنین نسبتهای وزنی مصالح سنگی و قیر دارد. ضریب سفتی آسفالت را میتوان با تقریب کافی با استفاده از رابطه - ٣ - محاسبه نمود.
