دانلود متن کامل پایان نامه درجه کارشناسی ارشد رشته عمران – راه و ترابری

با عنوان:امکان سنجی فنی – اقتصادی کاربرد روسازی های ماندگار در ایران

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

تأسیس 1307

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشكده مهندسی عمران

پایان نامه کارشناسی ارشد

عمران – راه و ترابری

امکان سنجی فنی – اقتصادی کاربرد روسازی های ماندگار در ایران

استاد راهنما :

جناب آقای دکتر منصور فخری

آبان ماه

90

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

2-1)مقدمه 

نظریه روسازی ماندگار یا روسازی های با عمر بالا موضوع جدیدی نیست. در واقع روسازی های تمام آسفالتی (full-depth ) ویا deep-strength از سال 1960میلادی ساخته شده اند. این نام روسازی ماندگار است که جدید است، نه مفهوم آن. بیش از 35 مقطع از روسازی های موجود در آمریکا از سال 2001 تا كنون از روسازی ماندگار استفاده كرده اند كه شامل جاده ها، خیابان ها، بزرگراه ها و باند فرودگاه ها می باشد كه كمترین نگهداری را بدون بازسازی كامل نیاز دارد. از ویژگی های این نوع روسازی ها، مقاومت خستگی بالای آنها است. یكی از راهكارهای افزایش مقاومت خستگی، شناخت بهتر پارامترهای تاثیر گذار بر عملكرد خستگی مخلوط های آسفالتی است.

روسازی ماندگار فواید ایمنی و هموار بودن آسفالت را با پروسه پیشرفته طراحی روسازی چند لایه ای و نگهداری روزمره تركیب می كند به طوری كه عمر مفید جاده به نیم قرن یا بیشتر برسد. روسازی طراحی شده و ساخته شده مطابق با مفهوم روسازی ماندگار برای همیشه باقی خواهد ماند.

یكی از فواید مهم این روسازی ها این است كه ضخامت كلی این روسازی كمتر از ضخامت روسازی های با اساس دانه ای است. به علاوه پتانسیل وقوع ترك خستگی (fatigue cracking) كاهش یافته و خرابی های روسازی به لایه بالایی سازه محدود می شود.

تلاشهای اخیر در انتخاب مواد، طراحی مخلوط، آزمایش های عملكردی و طراحی روسازی روشی را پیشنهاد می كند كه از سازه های روسازی آسفالتی، عملكردهایی با عمر بالا بدست می آورد ( بیشتر از 50 سال ) تا زمانی كه رویه روسازی به صورت دوره ای جایگزین شود.

2-2) اصول روسازی ماندگار

یك روسازی ماندگار یك جاده بادوام، صاف، ایمن و با عمر بالا فراهم می كند بدون خرج زیاد ، صرف زمان و منحرف كردن ترافیك برای بازسازی یا تعمیرات بزرگ . یكی از راه های افزایش عملکرد سازه روسازی ، افزایش عمر مفید سازه ای روسازی است. با بهره گرفتن از مفهوم روسازیهای ماندگار، عمر روسازی های آسفالتی بیشتر می شود وبنابراین ظرفیت سازه ای آن نیز بالا می رود. همان طوری كه در شكل2-1 نشان داده شده هر یك از لایه های رویه ، میانی و لایه اساس باید دارای خواص زیر باشند:

لایه رویه: مقاومت شیار شدگی(rut resistant)، نفوذ ناپذیری(impermeable) و مقاومت در برابر سایش (wear resistant)

لایه میانی: مقاومت شیار شدگی (rut resistant ) و دوام(durable)

لایه اساس: مقاومت خستگی (fatigue resistant) و دوام durable))

شکل2-1) مدلی از مقطع عرضی روسازی ماندگار [2]

روش طراحی روسازی های ماندگار یا با عمر بالا به استراتژی متفاوتی از كارهایی كه معمولاً در گذشته انجام می شد، نیاز دارد. طراحی مكانیستیك-تجربی باید بر روابط بین مشاهدات عملكردی روسازی ، مقیاسی از ترافیك موجود، بعضی شاخص های عمده در كیفیت مصالح مانند ضرایب سازه ای و ضخامت لایه ها تكیه كند. در یك سطح از كیفیت مصالح، ضخامت روسازی با افزایش ترافیك، افزایش می یابد. اگرچه این نكته وجود دارد كه روسازی با ضخامت بیشتر، برای بارهای سنگین مورد انتظار مناسب است و هرضخامت روسازی اضافی در مقطع عرضی روكش های معمولی، هزینه های غیر ضروری به همراه دارد. از دیدگاه اقتصادی غیر معقول است كه از منابع برگشت ناپذیر استفاده بیش از حد شود.[2]

2-3) فواید روسازی ماندگار از زبان متخصصین و اعضای انجمنهای آسفالت در دنیا

New comb می گوید: یكی از فواید روسازی ماندگار هزینه چرخه عمر پایین تر آن است. روسازی ماندگار هزینه چرخه عمر پایین تری نسبت به روسازی های آسفالتی معمولی یا روسازی های بتنی دارد. [16]

Mark Buncher ، رئیس انجمن مهندسی در انستیتو آسفالت، در این زمینه می گوید: «ساخت روسازی ماندگار ممكن است مختصراً هزینه اولیه بالاتری در برابر یك روسازی انعطاف پذیر معمولی داشته باشد، اما هنوز هزینه اولیه پایین تری نسبت به ساخت روسازی بتنی (PCC) دارد. بدون بازسازی سیستم روسازی و تنها تعویض دوره ای رویه راه، یك روسازی ماندگار در مقایسه با روسازی بتنی ارزش خالص كنونی پایین تری در آنالیز چرخه عمر دارد. »[16]

علاوه بر این، تعمیرات رویه مخلوط آسفالتی گرم سریعتر از هر گزینه ای است. طبق گزارشات Huddleston : « شما می توانید تنها در یك پروژه شبانه آسفالت را كنده و جایگزین كنید. در مقایسه، بازسازی اساس می تواند سالها طول بكشد. نظریه طراحی روسازی برای 20 سال و سپس نوسازی آن به طور كامل یك نظریه است كه از عمر مفید آن استفاده نمی کند. ما یك تكنولوژی برای انجام بهترین كار داریم. »[16]

در انجمن روسازی آسفالتی ایلی نویز (IAPA) ، Marvin Traylor ، رئیس تحقیق و مهندسی بسیار علاقه مند به روسازی ماندگار است. وی می گوید:« فواید روسازی ماندگار این است كه می توان از بالا از آن مراقبت كرد . شما وصله های عمقی ندارید و مانعی ندارید كه برای چندین هفته ترافیك را مختل كند. شما هرگز نباید خطوط مسیر را در ساعات ازدحام قطع كنید. شما می توانید رویه را در شب خارج كنید و یك سطح جدید روی آن قرار دهید و دوباره آن مسیر را باز كنید. دیگر در مناطق شهری برای بازسازی مسیر تنگراه های ترسناك را نداریم. ترافیك را منحرف نمی كنید و هزینه های شما كاهش می یابد زیرا شما به آسانی 2 اینچ را بر می دارید و 2 اینچ رویه روی آن قرار می دهید.» [16]

در ایلی نویز، Traylor گزارش می دهد که: یك نیروی كار از انجمن حمل و نقل و انجمن روسازی آسفالتی ایلی نویز با یكدیگر كار می كنند تا یك پروسه طراحی روسازی آسفالتی با عمر بالا را توسعه دهند. كمیته خصوصیات و مقطع عرضی را برای روسازی آسفالتی مخلوط گرم با عمر بالا را ارائه داده و صنعتی در ایلی نویز داوطلب قرارداد شده تا تکنولوژی وتوانایی اش را برای این کار ثابت كند. [16]

Traylor می گوید: استفاده از روسازی ماندگار برای ترمیم روسازی های بتنی قدیمی بسیار مناسب می باشد. او می گوید بیشتر درآمد DOT در ایلی نویز برای بازسازی و ترمیم خرج می شود نه برای روسازی جدید. با نظریه روسازی ماندگار نه تنها نیاز به ساخت جدید نیست، بلكه نیاز به بازسازی را نیز محدود می كند، زیرا روسازی بتنی را خرد کرده و به عنوان اساس سنگدانه ای استفاده می كند و روسازی تمام آسفالت را روی آن قرار می دهد. شما با یك مخلوط قوی در پایین شروع می كنید، سنگدانه های مناسب برای جلوگیری ازعریان شدگی را انتخاب می کنید و بالای آن یك SMA قرار می دهید. [16]

2-4) فواید روسازی ماندگار

فواید این روسازی ها به صورت خلاصه آورده شده است. [1]

  • طول عمر بالا که به بیش از 50 سال نیز می رسد
  • مقاومت بسیار بالا در برابر شیارشدگی
  • کنترل ترک خستگی به علت ضخامت زیاد
  • محدود کردن تغییر شکل تنها در لایه بالایی روسازی
  • هزینه چرخه عمر پایین تر نسبت به سایر روسازی های موجود
  • عدم نیاز به بازسازی کامل و ترمیم های با هزینه بالا به علت عملکرد خوب
  • عدم وقوع خرابی در لایه های میانی و اساس آسفالتی در صورت ساخت صحیح
  • نیاز به رویه مجدد در بازه های چندین ساله زمانی مثلا 20 ساله
  • عدم وجود وصله های عمقی یا سایر مرمت هایی که برای چندین هفته ترافیک را مختل می کند
  • نیاز به بستن مسیرها برای ترمیم نیست و می توان روکش مجدد را در شب یا در ساعات غیر اوج نیز انجام داد تا برای وسایل نقلیه عبوری مشکل ایجاد نشده و مسیرهای اطراف نیز دچار ترافیک شدید نشود.
  • روشی مناسب برای روسازیهای بتنی که نیاز به بازسازی دارد.

وقتی روسازی های بتنی به پایان عمر مفیدشان می رسند، آنها باید تحت بازسازی های گران و زمانبر قرار گرفته و یا به طور كامل خارج شده و دوباره بازسازی شوند. این فرایندها منابع طبیعی گرانبها را تلف می كند و به علاوه حمل و نقل عمومی را دچار ناسازگاری می كند.

استفاده از روسازی ماندگار در این مورد یك پروسه جایگزینی است كه Rubblization نامیده می شود. وقتی روسازی بتنی در محل ترك می خورد، خرد می شود و به عنوان اساس روسازی جدید استفاده می شود.

علاوه بر فواید زیست محیطی، صرفه جویی مالی نیز مهم است. پروسه Rubblization خیلی سریعتر از گزینه خارج و جایگزین كردن است. همچنین می توان ترافیك را از یک خط بدون نیاز به منحرف كردن ترافیك به یك مسیر دیگر عبور داد.

  • یك سطح رانندگی ایمن و صاف فراهم می كند.

جاده ی آسفالتی صاف تماس مناسب تر چرخ وسایل نقلیه با جاده را خواهد داشت که امنیت بیشتری برای وسیله نقلیه خواهد داشت. یكی از انواع رویه آسفالتی به عنوان سنگدانه های اصطكاكی با دانه بندی باز شناخته می شود كه اجازه می دهد آب باران از لایه رویه زهكشی شود و از اطراف خارج شود.

  • کاهش صدا در جاده در هنگام عبور وسایل نقلیه

مطالعات نشان می دهد كه خصوصیات كاهش صدای آسفالت برای سالهای زیادی باقی می ماند . كاهش صدا از 3 تا 10 dB رایج است . كاهش صدا حدود 3dB مثل این است كه مسافت دو برابر را طی كند یا ترافیك تا حدود 50 درصد كاهش یابد.

  • به علت تكنیكهای بازیافتی سازگار با محیط است.
  • تكنولوژی و دانش ساخت آن اثبات شده است.
  • همواری و حفظ منابع طبیعی وسوخت

مطالعات در یك آزمایش روسازی در Nevada نشان می دهد كه رانندگی در سطوح صافتر می تواند مصرف سوخت را حدود 5/4 تا 5 درصد كاهش دهد. همچنین به دلیل عدم نیاز به ساخت دوباره در استفاده از مصالح نیز صرفه جویی می شود.

وقتی كامیونها روی سطوح ناهموار رانندگی می كنند، پرش چرخها و سنگینی وارده تاثیرات بدی بر روسازی دارد. بعضی متخصصین تخمین می زنند كه 25 درصد افزایش در همواری راه،   9 تا 10 درصد افزایش عمر روسازی را نتیجه می دهد.

 

2-5)روش مكانیستیك- تجربی

اکثر پروسه های طراحی روسازی، هر لایه روسازی را برای توصیف خصوصیات مربوط به خستگی، شیارشدگی و ترك های حرارتی آن لایه در نظر نمی گیرند. از آنجایی كه هر لایه نقش مربوط به خود را درعملكرد روسازی بازی می كند، روشی جدید برای طراحی سازه ای نیاز است كه هر لایه روسازی را برای انواع خرابی های ذکر شده آنالیزكند، كه روش مكانیستیك-تجربی این كار را انجام می دهد. این روش برای روسازی آسفالتی از سال 1960 آغاز شد و در سال های 1980تا1990به پیشرفت های وسیعتری رسید.

طراحی مكانیستیك برای روسازی همانند سایر طراحی های مهندسی است كه برای پل ها، سدها و ساختمان ها استفاده می شود. اصول فیزیكی برای تعیین عكس العمل روسازی بر اثر بارگذاری استفاده می شود و با دانستن نقاط بحرانی در سازه روسازی، می توان سازه ای مقاوم را در برابر انواع مشخص گسیختگی یا خرابی با انتخاب صحیح مصالح وضخامت مناسب لایه ها، طراحی نمود . [16]

روش مکانیستیک – تجربی بر اساس دو پارامتر اندازه گیری می شود:

1 – کرنش فشاری قائم

2 – کرنش کششی افقی

روش مکانیستیک – تجربی روش کاملی است و دو خرابی عمده و مهم را در نظر می گیرد.

1 – ترک های خستگی در لایه آسفالتی

2 –شیار شدگی ( Rutting )

شکل 2-2) علت وقوع ترک خستگی و شیارشدگی [16]

روش بهتر برای طراحی روسازی ماندگار، روش مكانیستیك تجربی است. این روش از آنالیز های مهندسی منطقی عكس العمل های روسازی مانند تنش ها و تغییر مكان ها در زمینه عمر مورد انتظار روسازی استفاده می كند.

در شكل زیر یك فلوچارت طراحی با بهره گرفتن از روش مكانیستیك – تجربی نشان داده شده است. این یك روش تكرار پذیر است كه از پاسخ های روسازی، تنشها، كرنشها و خیز ها استفاده می شود تا تعداد تكرار مجاز بارها تا گسیختگی سازه (Nf) تخمین زده شود و موقعیت بارگذاری و خصوصیات مصالح بدست آید. [25]

شکل 2-3) فلوچارت طراحی با بهره گرفتن از روش مكانستیك تجربی [25]

تعداد واقعی بارهای ترافیكی مورد انتظار (n) بر Nf تقسیم شده و درجة خرابی (D) تعریف می شود. نقطه ای كه درجة خرابی به یك برسد گسیختگی رخ می دهد. این روش توسط Miner(1959) برای توصیف گسیختگی فلزات تعریف شده بود. در بسیاری موارد، مهندسین گسیختگی روسازی را زمانی در نظر می گیرند كه مسیر عبور چرخها تا 20 درصد دچار ترك خستگی شده باشد یا 5/0 اینچ شیارشدگی داشته باشد. (Von Quintus, 2001).

با وجود روشهای طراحی روسازی M-E، راهنمای طراحی روسازی M-E جدید (MEPDG) كاملتر بوده، توجه بیشتر به مصالح مناسب و خصوصیات پاسخ مصالح نشان می دهد (Timmand priest,2006). در طراحی روسازی ماندگار، محدودیت های كرنشی وجود دارد كه در كمتر از آن مقدار خرابی اتفاق نمی افتد ، این مفهوم در شكل زیر نشان داده شده است.

شکل 2-4) فلوچارت طراحی جدید در روش مكانستیك تجربی [25]

بیشتر مهندسین روسازی در آمریكا، روسازی های ماندگار با عمر طراحی سازه ای 50 سال را در نظر می گیرند. زمانی كه یكپارچگی سازه ای روسازی در طول عمر روسازی حفظ شود، روكش های دوره ای معمولاً هر 20 سال نیاز است اجرا شود تا اصطكاك را افزایش داده، صدای جاده را كاهش دهد و تركهای سطحی را از بین ببرد .(Newcomb et al. 2001)

زمانی كه اهمیت طراحی صحیح برای روسازی با عمر بالا تشخیص داده شود، می توان دریافت که عمر طراحی تابع نیازهای طراحی، خصوصیات مصالح، تجهیزات ساخت، ضخامت لایه ها، فعالیت های نگهداری مسیر و معیارهای خرابی است. Ferne (2006)، به تفصیل می گوید “روسازی با عمر بالای طراحی، روسازی با طراحی و ساخت بسیار خوب می باشد كه می تواند تا بی نهایت بدون خرابی سازه ای عمل کند و بنابراین از المانهایی كه می تواند آن را فراهم كند نمی توان چشم پوشی كرد و نگهداری های مناسب باید انجام شود” عملكرد روسازی تابع طراحی آن است. ترافیك، آب و هوا، سابگرید و پارامترهای روسازی، مصالح روسازی، ساخت و سطوح نگهداری، همه تعیین می كنند كه روسازی چگونه در طول عمرش عمل خواهد كرد.

روسازی های ماندگار شامل، فراهم كردن سختی كافی در لایه های روسازی بالاتر برای محدود كردن شیارشدگی وضخامت كل روسازی مناسب و انعطاف پذیری در لایه های پایین تر برای مواجهه با ترك خستگی در سازه روسازی می باشد.

تحقیقات نشان می دهد كه مكانیسم روسازی را می توان با تشخیص تنش ها، كرنش ها و تغییر مكان ها در نقطه ای از روسازی بطوریکه از شروع شیارشدگی و خستگی در سازه روسازی جلوگیری كند، تشخیص داد. این آستانه ها، محدود كننده پاسخ های روسازی هستند.

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

تعداد صفحه :146

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :       

*         asa.goharii@gmail.com


1 دیدگاه

دیدگاه‌ها بسته است.