بخشی از مقاله
چکیده
نظر به توسعه ساخت رویه هاي بتنی در سالهاي اخیر و لزوم بررسی هاي علمی در رابطه با روشهاي مختلف ساخت رویه هاي بتنی در ایران با توجه به فن آوریها و واقعیات موجود، نسبت به بررسی و مقایسه مشخصات فنی و روشهاي اجراي دو نوع رویه بتنی که در ایران با اقبال بیشتري مواجه بوده اند اقدام گردید. لازم به ذکر است که این پژوهش بر اساس تجربیات اجرایی و پژوهشهاي قبلی نگارندگان و همچنین مقالات دیگر پژوهشگران انجام گرفته است.
نام فارسی روسازي هاي بتنی JPCP و RCCP به ترتیب روسازي بتنی غیر مسلح درزدار و روسازي بتن غلتکی می باشد. این رویه ها از نظر مصالح، زیرسازي، طرح اختلاط، کنترلها، روش اجرا، رواداري، عمل آوري، میزان باربري، سرعت طرح، عمر مفید، مسائل محیط زیستی ، مصرف انرژي و غیره، از اولین مرحله ساخت تا تا پایان عمر مفید با یکدیگر تفاوت داشته و در نهایت جهت داشتن یک دید مناسب اجرایی و توسعه پایدار در کشور می بایست مورد مقایسه فنی قرار گیرند.
1. مقدمه
اولین روسازي بتنی در سال 1893در بلوفنتاین اوهایو ساخته شد پانزده سال بعد در دترویت میشیگان در راه دیگري از این نوع روسازي استفاده شد. این روند در امریکا ادامه یافت و تنها تا سال 2001 ، 95 هزار کیلومتر بزرگراه بتنی در آمریکا ساخته شده است. روسازي هاي بتنی در مقایسه با روسازي هاي آسفالتی هر چند نیاز به سرمایه گذاري اولیه بیشتري دارد و در مقایسه با روسازي هاي آسفالتی گران تر می باشد، لیکن عمر مفید آن بیشتر و سهولت نگهداري آن در مقایسه با سایر روسازي ها مطلوبتر می باشد
2. تاریخچه و تئوري طراحی روسازي بتنی
طراحی روسازي هاي بتنی بر اساس دو روش تمام تجربی و نیمه تجربی انجام می گیرد. همه تئوریهاي طراحی روسازي صلب از تئوري الاستیسیته منشا می گیرند. در طراحی می توان از روشهاي ساده براي حل مسایل پیچیده استفاده کرد ضریب عکس العمل بستر، صلبیت خمشی دال و تغییر شکل کلی دال پارامترهاي اصلی می باشند. از آنجایی که بتن تنش خمشی قابل توجهی دارد از بین این پارامترها نیز خمشی فاکتور اصلی طراحی محسوب می شود.
شکل معادله دیفرانسیل خمش در بارهاي وارده در یک رویه که نسبت طول و عرض آن نسبت به ارتفاع آن بسیار زیاد باشد و از مصالحی صلب مانند بتن ساخته شده باشد ابتدا توسط لاگرانژ درسال 1881 ارائه شد پس از آن تلاشهاي بسیاري جهت بدست آوردن معادلات طراحی بتن انجام گرفت قدیمیترین این روشها روش فرمول گلدبک در سال 1919 می باشد. گلدبک بوسیله ي تشبیه روسازي صلب به یک تیر طره اي با بار متمرکز در گوشه مدل خود را بیان کرد که روشی ساده براي طراحی روسازي هاي صلب است سپس وسترگارد مطالعات گسترده اي بر روي تنش ها و خیز ها در دالهاي بتنی را انجام داد.
او معادلاتی که ناشی از خم شدگی بر اثر دما بود را بر اساس سه موقعیت بارگذاري توسعه داد اولا بارهاي گوشه ي دالهاي بزرگ دوما بارهاي لبه ي دالهاي بزرگ با فاصله ي زیاد از گوشه و در نهایت بارهاي اعمال شده در وسط دال که از لبه ها فاصله ي قابل ملاحظه دارد. تحلیل ها بر اساس ساده سازي فرضی که نیروي عکس العمل بین دال و اساس متناسب است با خیز در همان نقطه و مستقل از خیز در نقاط دیگر است. این نوع از پی به عنوان پی مایع یا پی وینکلر نامیده می شود. وسترگارد این فرض را در رفتار دال و اساس مد نظر قرار داده است.
در مقایسه با تنشهاي بدست آمده از فرمولهاي گوشه اي وسترگارد با تحقیقات میدانی ، پیکت پی برد که فرمولهاي گوشه اي وسترگارد بر اساس فرضی که دال و اساس با هم در تماس کامل هستند و تنشهاي تسلیم بسیار کوچک هستند بنا شده است اما بر اساس این فرض که بخشی از دال تماس کافی با اساس ندارد فرمولهاي نیمه تجربی را پیشنهاد داد که با نتایج تجربی مطابقت خوبی داشتند فرمولهاي گوشه ایپیکت با اجازه ي 20% انتقال بار، تا زمانی که یک روش جدید بر پایه ي انتقال تنش در درزها توسعه یافت. توسط انجمن سیمان پرتلند در سال 1966 استفاده شدند. [1]
3. روش هاي طراحی روسازي بتنی
معمول ترین روش طراحی ضخامت روسازي بتن بزرگراهها روش آشتو می باشد که یک روش نیمه تجربی است. در این روش آشتو با دیدگاه مشابه آنچه براي روسازي انعطاف پذیر آسفالتی و محور 8.2 تنی درنظر گرفته، معادلات طراحی را ارائه می کند. این روش همزمان با تهیه روش طراحی روسازي انعطاف پذیر آسفالتی آشتو تهیه و منتشر شد. روش طراحی بر اساس معادلات تجربی است که از آزمایشات میدانی جاده هاي آشتو بدست آمده و بر اساس تئوري اصلاح شده است.
معادلات پایه اي آشتو براي روسازي بتنی به مانند آنچه که براي روسازي انعطاف پذیر آسفالتی در نظر گرفته شده است می باشد، بااین تفاوت که مقادیر ثابت رگرسیونی آن متفاوت است. همچنین معادلات طوري اصلاح گردیدندکه شامل پارامترهایی که درآزمایشات جاده آشتوپیشبینی نشده بودند باشند.نظیر روسازیهاي انعطاف پذیر معادلات رگرسیون بصورت زیر می باشند. که در آن 4.5 میزان سرویس دهی روسازي بتنی در آزمایش راه آشتو می باشد، که از میزان 4.2 براي روسازیهاي انعطاف پذیر متفاوت می باشد وp میزان سرویس دهی راه در زمان t می باشد. و D در آن نشاندهنده ضخامت روسازي و معادل SN براي روسازیهاي انعطاف پذیر می باشد .
با استفاده از یک بار معادل تک محوره 80 کیلو نیوتن براي L1 معادل 18 KIP و مقدار 1 براي L2 و ترکیب معادلات بالا خواهیم داشت. که در آن W r18 تعداد تک محور18 KIPS است که در مدت زمان t اعمال می شوند . فرمول بالا تنها براي روسازیهایی که بر اساس آزمایش جاده آشتو ساخته می شوند و مدول الاستیسیته بتن در آنها برابر با E=4.2 * 10^6 psi و مدول گسیختگی آن برابر S=690 psi و ضریب عکس العمل بستر آن برابر K=60 PCI و ضریب انتقال بارJ= 3.2 و ضریب زهکشی بستر معادل Cd =1 باشد، قابل استفاده است .فرمولهاي فوق اثبات فرمول پایه و فرمول پایه براي محاسبه روسازي بتنی در روش آشتو می باشد. فرمول فوق براي قابل استفاده شدن عملی ، نیاز به اصلاحاتی دارد که در روش آشتو به آن اشاره شده و در نهایت فرمول فوق بصورت فرمول زیر در می آید. [2]
4. انواع روسازي هاي بتنی
روسازي بتنی ساده ي درزدار : JPCP تمام روسازي هاي بتنی ساده با درزهاي بسته ساخته می شوند .میلگردهاي شاخک و قفل و بست سنگدانه ها می تواند براي انتقال بار استفاده شود. درز یک خاصیت مهم در در این نوع روسازي است که به صورت درز اجرایی و انبساط وجود دارد. فاصله ي درزهاي انبساط بین 3 تا 5 متر است که اجازه ي انبساط و انقباض را به دال داده و موقعیت ترك را کنترل می کنند.
استفاده کردن و یا نکردن از میلگرد شاخک بستگی به نوع سنگدانه ، شرایط آب و هوایی و تجربیات گذشته دارد فاصله ي دو درز عرضی در این نوع روسازي می تواند بین 4.5 تا 9 متر باشد اما با افزایش فاصله ي درز ها، قفل و بست سنگدانه ها کمتر می شود و به طبع آن ریسک ترك خوردگی بیشتر می شود. بر اساس نتایج و برآوردهاي اجرایی Lokken & Nussbaum 1978 فاصله ي حداکثر بین درزها را 6.1 متر براي درزهاي مسلح به میلگرد شاخک و4.6 متر براي درزهاي غیر مسلح به میلگرد شاخک توصیه می کنند. [3]
