دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده 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 می باشد که جدید می باشد، نه مفهوم آن. بیش از 35 مقطع از روسازی های موجود در آمریکا از سال 2001 تا کنون از روسازی ماندگار بهره گیری کرده اند که شامل جاده ها، خیابان ها، بزرگراه ها و باند فرودگاه ها می باشد که کمترین نگهداری را بدون بازسازی کامل نیاز دارد. از ویژگی های این نوع روسازی ها، مقاومت خستگی بالای آنها می باشد. یکی از راهکارهای افزایش مقاومت خستگی، شناخت بهتر پارامترهای تاثیر گذار بر عملکرد خستگی مخلوط های آسفالتی می باشد.
روسازی ماندگار فواید ایمنی و هموار بودن آسفالت را با پروسه پیشرفته طراحی روسازی چند لایه ای و نگهداری روزمره ترکیب می کند به طوری که 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.
یکی از فواید مهم این روسازی ها این می باشد که ضخامت کلی این روسازی کمتر از ضخامت روسازی های با اساس دانه ای می باشد. به علاوه پتانسیل وقوع ترک خستگی (fatigue cracking) کاهش یافته و خرابی های روسازی به لایه بالایی سازه محدود می گردد.
تلاشهای اخیر در انتخاب مواد، طراحی مخلوط، آزمایش های عملکردی و طراحی روسازی روشی را پیشنهاد می کند که از سازه های روسازی آسفالتی، عملکردهایی با عمر بالا بدست می آورد ( بیشتر از 50 سال ) تا زمانی که رویه روسازی به صورت دوره ای جایگزین گردد.
2-2) اصول روسازی ماندگار
یک روسازی ماندگار یک جاده بادوام، صاف، ایمن و با عمر بالا فراهم می کند بدون خرج زیاد ، صرف زمان و منحرف کردن ترافیک برای بازسازی یا تعمیرات بزرگ . یکی از راههای افزایش عملکرد سازه روسازی ، افزایش عمر مفید سازه ای روسازی می باشد. با بهره گیری از مفهوم روسازیهای ماندگار، عمر روسازی های آسفالتی بیشتر می گردد وبنابراین ظرفیت سازه ای آن نیز بالا می رود. همان طوری که در شکل2-1 نشان داده شده هر یک از لایه های رویه ، میانی و لایه اساس بایستی 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 کارهایی که معمولاً در گذشته انجام می گردید، نیاز دارد. طراحی مکانیستیک-تجربی بایستی بر روابط بین مشاهدات عملکردی روسازی ، مقیاسی از ترافیک موجود، بعضی شاخص های عمده در کیفیت مصالح مانند ضرایب سازه ای و ضخامت لایه ها تکیه کند. در یک سطح از کیفیت مصالح، ضخامت روسازی با افزایش ترافیک، افزایش می یابد. اگرچه این نکته هست که روسازی با ضخامت بیشتر، برای بارهای سنگین مورد انتظار مناسب می باشد و هرضخامت روسازی اضافی در مقطع عرضی روکش های معمولی، هزینه های غیر ضروری به همراه دارد. از دیدگاه اقتصادی غیر معقول می باشد که از منابع برگشت ناپذیر بهره گیری بیش از حد گردد.[2]
2-3) فواید روسازی ماندگار از زبان متخصصین و اعضای انجمنهای آسفالت در دنیا
New comb می گوید: یکی از فواید روسازی ماندگار هزینه چرخه عمر پایین تر آن می باشد. 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 ممکن می باشد مختصراً هزینه اولیه بالاتری در برابر یک 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، یک روسازی ماندگار در مقایسه با روسازی بتنی ارزش خالص کنونی پایین تری در واکاوی چرخه عمر دارد. »[16]
به علاوه، تعمیرات رویه مخلوط آسفالتی گرم سریعتر از هر گزینه ای می باشد. طبق گزارشات Huddleston : « شما می توانید تنها در یک پروژه شبانه آسفالت را کنده و جایگزین کنید. در مقایسه، بازسازی اساس می تواند سالها طول بکشد. نظریه طراحی روسازی برای 20 سال و سپس نوسازی آن به گونه کامل یک نظریه می باشد که از عمر مفید آن بهره گیری نمی کند. ما یک تکنولوژی برای انجام بهترین کار داریم. »[16]
در انجمن روسازی آسفالتی ایلی نویز (IAPA) ، Marvin Traylor ، رئیس پژوهش و مهندسی بسیار علاقه مند به روسازی ماندگار می باشد. وی می گوید:« فواید روسازی ماندگار این می باشد که می توان از بالا از آن مراقبت نمود . شما وصله های عمقی ندارید و مانعی ندارید که برای چندین هفته ترافیک را مختل کند. شما هیچگاه نباید خطوط مسیر را در ساعات ازدحام قطع کنید. شما می توانید رویه را در شب خارج کنید و یک سطح جدید روی آن قرار دهید و دوباره آن مسیر را باز کنید. دیگر در مناطق شهری برای بازسازی مسیر تنگراه های ترسناک را نداریم. ترافیک را منحرف نمی کنید و هزینه های شما کاهش 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: یک نیروی کار از انجمن حمل و نقل و انجمن روسازی آسفالتی ایلی نویز با یکدیگر کار می کنند تا یک پروسه طراحی روسازی آسفالتی با عمر بالا را توسعه دهند. کمیته 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 کند. [16]
Traylor می گوید: بهره گیری 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 گردد نه برای روسازی جدید. با نظریه روسازی ماندگار نه تنها نیاز به ساخت جدید نیست، بلکه نیاز به بازسازی را نیز محدود می کند، زیرا روسازی بتنی را خرد کرده و به عنوان اساس سنگدانه ای بهره گیری می کند و روسازی تمام آسفالت را روی آن قرار می دهد. شما با یک مخلوط قوی در پایین شروع می کنید، سنگدانه های مناسب برای جلوگیری ازعریان شدگی را انتخاب می کنید و بالای آن یک SMA قرار می دهید. [16]
2-4) فواید روسازی ماندگار
فواید این روسازی ها به صورت اختصار آورده شده می باشد. [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.
این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد: بررسی ظرفیت میدان های شهری و عوامل موثر بر آن

وقتی روسازی های بتنی به پایان عمر مفیدشان می رسند، آنها بایستی تحت بازسازی های گران و زمانبر قرار گرفته و یا به گونه کامل خارج شده و دوباره بازسازی شوند. این فرایندها منابع طبیعی گرانبها را تلف می کند و به علاوه حمل و نقل عمومی را دچار ناسازگاری می کند.
بهره گیری از روسازی ماندگار در این مورد یک پروسه جایگزینی می باشد که Rubblization نامیده می گردد. وقتی روسازی بتنی در محل ترک می خورد، خرد می گردد و به عنوان اساس روسازی جدید بهره گیری می گردد.
علاوه بر فواید زیست محیطی، صرفه جویی مالی نیز مهم می باشد. پروسه Rubblization خیلی سریعتر از گزینه خارج و جایگزین کردن می باشد. همچنین می توان ترافیک را از یک خط بدون نیاز به منحرف کردن ترافیک به یک مسیر دیگر عبور داد.

  • یک سطح رانندگی ایمن و صاف فراهم می کند.

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

  • کاهش صدا در جاده در هنگام عبور وسایل نقلیه

مطالعات نشان می دهد که خصوصیات کاهش صدای آسفالت برای سالهای زیادی باقی می ماند . کاهش صدا از 3 تا 10 dB رایج می باشد . کاهش صدا حدود 3dB مثل این می باشد که مسافت دو برابر را طی کند یا ترافیک تا حدود 50 درصد کاهش یابد.

  • به علت تکنیکهای بازیافتی سازگار با محیط می باشد.
  • تکنولوژی و دانش ساخت آن اثبات شده می باشد.
  • همواری و حفظ منابع طبیعی وسوخت

مطالعات در یک آزمایش روسازی در Nevada نشان می دهد که رانندگی در سطوح صافتر می تواند مصرف سوخت را حدود 5/4 تا 5 درصد کاهش دهد. همچنین به دلیل عدم نیاز به ساخت دوباره در بهره گیری از مصالح نیز صرفه جویی می گردد.
وقتی کامیونها روی سطوح ناهموار رانندگی می کنند، پرش چرخها و سنگینی وارده تاثیرات بدی بر روسازی دارد. بعضی متخصصین تخمین می زنند که 25 درصد افزایش در همواری راه،   9 تا 10 درصد افزایش عمر روسازی را نتیجه می دهد.
 
2-5)روش مکانیستیک- تجربی
اکثر پروسه های طراحی روسازی، هر لایه روسازی را برای توصیف خصوصیات مربوط به خستگی، شیارشدگی و ترک های حرارتی آن لایه در نظر نمی گیرند. از آنجایی که هر لایه تأثیر مربوط به خود را درعملکرد روسازی بازی می کند، روشی جدید برای طراحی سازه ای نیاز می باشد که هر لایه روسازی را برای انواع خرابی های ذکر گردیده آنالیزکند، که روش مکانیستیک-تجربی این کار را انجام می دهد. این روش برای روسازی آسفالتی از سال 1960 آغاز گردید و در سال های 1980تا1990به پیشرفت های وسیعتری رسید.
طراحی مکانیستیک برای روسازی همانند سایر طراحی های مهندسی می باشد که برای پل ها، سدها و ساختمان ها بهره گیری می گردد. اصول فیزیکی برای تعیین عکس العمل روسازی بر اثر بارگذاری بهره گیری می گردد 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 گردد:
1 – کرنش فشاری قائم
2 – کرنش کششی افقی
روش مکانیستیک – تجربی روش کاملی می باشد 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 مکانیستیک تجربی می باشد. این روش از واکاوی های مهندسی منطقی عکس العمل های روسازی مانند تنش ها و تغییر مکان ها در زمینه عمر مورد انتظار روسازی بهره گیری می کند.
در شکل زیر یک فلوچارت طراحی با بهره گیری از روش مکانیستیک – تجربی نشان داده شده می باشد. این یک روش تکرار پذیر می باشد که از پاسخ های روسازی، تنشها، کرنشها و خیز ها بهره گیری می گردد تا تعداد تکرار مجاز بارها تا گسیختگی سازه (Nf) تخمین زده گردد و موقعیت بارگذاری و خصوصیات مصالح بدست آید. [25]
شکل 2-3) فلوچارت طراحی با بهره گیری از روش مکانستیک تجربی [25]
تعداد واقعی بارهای ترافیکی مورد انتظار (n) بر Nf تقسیم شده و درجه خرابی (D) تعریف می گردد. نقطه ای که درجه خرابی به یک برسد گسیختگی رخ می دهد. این روش توسط Miner(1959) برای توصیف گسیختگی فلزات تعریف شده بود. در بسیاری موردها، مهندسین گسیختگی روسازی را زمانی در نظر می گیرند که مسیر عبور چرخها تا 20 درصد دچار ترک 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) کاملتر بوده، توجه بیشتر به مصالح مناسب و خصوصیات پاسخ مصالح نشان می دهد (Timmand priest,2006). در طراحی روسازی ماندگار، محدودیت های کرنشی هست که در کمتر از آن مقدار خرابی اتفاق نمی افتد ، این مفهوم در شکل زیر نشان داده شده می باشد.
شکل 2-4) فلوچارت طراحی جدید در روش مکانستیک تجربی [25]
بیشتر مهندسین روسازی در آمریکا، روسازی های ماندگار با عمر طراحی سازه ای 50 سال را در نظر می گیرند. زمانی که یکپارچگی سازه ای روسازی در طول عمر روسازی حفظ گردد، روکش های دوره ای معمولاً هر 20 سال نیاز می باشد اجرا گردد تا اصطکاک را افزایش داده، صدای جاده را کاهش دهد و ترکهای سطحی را از بین ببرد .(Newcomb et al. 2001)
زمانی که اهمیت طراحی صحیح برای روسازی با عمر بالا تشخیص داده گردد، می توان دریافت که عمر طراحی تابع نیازهای طراحی، خصوصیات مصالح، تجهیزات ساخت، ضخامت لایه ها، فعالیت های نگهداری مسیر و معیارهای خرابی می باشد. Ferne (2006)، به صورت کامل می گوید “روسازی با عمر بالای طراحی، روسازی با طراحی و ساخت بسیار خوب می باشد که می تواند تا بی نهایت بدون خرابی سازه ای اقدام کند و پس از المانهایی که می تواند آن را فراهم کند نمی توان چشم پوشی نمود و نگهداری های مناسب بایستی انجام گردد” عملکرد روسازی تابع طراحی آن می باشد. ترافیک، آب و هوا، سابگرید و پارامترهای روسازی، مصالح روسازی، ساخت و سطوح نگهداری، همه تعیین می کنند که روسازی چگونه در طول عمرش اقدام خواهد نمود.
روسازی های ماندگار شامل، فراهم کردن سختی کافی در لایه های روسازی بالاتر برای محدود کردن شیارشدگی وضخامت کل روسازی مناسب و انعطاف پذیری در لایه های پایین تر برای روبرو شدن با ترک خستگی در سازه روسازی می باشد.
تحقیقات نشان می دهد که مکانیسم روسازی را می توان با تشخیص تنش ها، کرنش ها و تغییر مکان ها در نقطه ای از روسازی بطوریکه از شروع شیارشدگی و خستگی در سازه روسازی جلوگیری کند، تشخیص داد. این آستانه ها، محدود کننده پاسخ های روسازی هستند.
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
تعداد صفحه :146

قیمت : 14700 تومان

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

دسته‌ها: عمران