فایل word بررسی زیرسازی و روسازی راه ها

بخشی از فهرست مطالب پروژه فایل word بررسی زیرسازی و روسازی راه ها
       ــ‌   چکیده
      ــ   مقدمه
              - استحکام
              - حجم و رطوبت
              -  افت و تورم
      ــ   آزمایشات مکانیک خاک برای طراحی روسازی
          -   ضریب بابری کالیفرنیا CBR
              - میزان مقاومت یا ایستادگی ( تاب مصالح )
              - مدول ارتجاعی ( MR )
              - ضریب عکس العمل بستر ( K )
     ــ   طراحی بستر
               (G) خاکهای بسترخوب
M)          ) خاکهای متوسط بستر
(P)              خاک های بستر سست
      ــ   تنش های عمومی در بستر راه
        -   ترک های خستگی
             -   گودال و چاله ها
             -   سستی ها
             -  جای چرخ گذاشتن
      ــ   روش هایی برای بهبود عملکرد بستر
     ـ     نتیجه گیری

مواد تحلیل دهنده زیر سازی به طور نمونه توسط سفتی یا استحکام و مقاومت شرح داده می شوند . در کل فشار زیادی برای از شکل طبیعی خارج کردن یک زیر سازی وجود دارد با فشارهای بیشتری می تواند قبل از نزدیکی یک مقدار از شکل بحرانی غیر طبیعی تحمل کند .     اگر چه عامل های دیگری وجود دارند که ارزیابی مواد زیر سازی را شامل می شود ( مثل افت و تورم در موارد خاص خاک های رس و خاک ) , سفتی و استحکام ( صنعت آسفالت هاوایی سال 2003 )  اجرای زیر سازی  عموماً بستگی به آن سه لایه اساسی دارد ( راهنمای روسازی wspot سال 2003)
1-    استحکام : 
زیر سازی باید قادر به تحمل فشارهایی که از ساختارهای رو سازی انتقال داده می شود باشد . ظرفیت مقاومت این فشارها اغلب توسط درجه تراکم , ظرفیت رطوبت و نوع خاک تاثیر پذیر می باشد .آن زیر سازی که می تواند یک مقدار بالایی از فشارهای زیاد را بدون اینکه از شکل طبیعی خود خارج شود تحمل کند را می توان زیر سازی خوب حساب کرد .
2-     حجم رطوبت : رطوبت منجر به تاثیر  یک شماری از خاصیت های زیر سازی شامل گنجایش تحمل فشار , انقباض و انبساط می شود . میزان رطوبت می تواند توسط یک شماری از چیزها مثل فاضلاب , ارتفاع تراز آبهای زیر زمینی , تراوش , یا رو سازی نفوذ پذیز تحت تاثیر قرار گیرد . (که می تواند توسط شکاف های موجود در روسازی تاثیر پذیر شود ) . عموماً رطوبت زیاد در بستر باعث تغییر شکل آن در زیر بار های وارده می شود .
3-    افت و تورم : افت و تورم بعضی از خاکها بستگی به میزان رطوبت آنها دارد . بعلاوه خاکها در اثر بارش برف زیاد ممکن است در آب و هوای شمالی قابل یخ بستن باشند افت و تورم یخبندان شدید منجر به از شکل طبیعی خارج  شدن و شکاف در هر نوع رو سازی می شود .
4-    آزمایشات خاک برای طراحی روسازی :
مواد زیر سازی بر اساس مقاومت و سفتی شان مشخص می شوند . سه اصل استحکام و سفتی زیر سازی که عموماً درایالت متحده مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از :
1-    ضریب بابری کالیفنیا CBR
2-    میزان مقاومت یا ایستادگی ( R- valua )
3-    میزان ارتجاعی بودن آن (صنعت آسفالت هاوای سال 2003 ) .                                اگر چه عامل های دیگری وجود دارد که ارزیابی مواد زیرسازی را شامل می شود (مثل تورم خاک های رسی در موارد خاص ) . استحکام , معمولی ترین مشخصه آن است و بنابراین CBR (R-value) و میزان خاصیت ارتجاعی اینجا مورد بحث قرار گرفته اند .  ( راهنمای روسازی  wsdotسال 2003) .
1-3 ضریب باربری کالیفرنیا( CRB) :
آزمایش ضریب باربری کالیفرنیا یک آزمایش ساده استحکام است که ظرفیت باربری مسلح را با ظرفیت باربری سنگ های خرد شده کالیفرنیا مقایسه می کند (مثلاً مسالح سبکی با کیفیتی بالا دارای  CBR100درصد می باشند ) . به این منظور است که اما محدود نمی شود به ارزیابی استحکام مواد چسبنده که ذراتشان کمتر از 19 میلی متر است . که آن توسط تقسیمات بزرگراههای کالیفرنیا حدود سال 1930 توسعه یافته شده بود و متعاقباً توسط شماری از ایالت ها , استان ها , ایالت متحده و نمایندگی های فدرال بین المللی اقتباس شده بود در نتیجه بیشترین آزمایشگاه های ژئوتکنیک تجاری در آمریکا دارای امکانات اجرایی آزمایشات CBR  هستند ( راهنمای روسازی WSDOT سال 2003  ) .
اساس آزمایش CBR شامل به کاربردن فشار به پیستون کوچک در یک سرعت 3/1 میلی متر در دقیقه و وارد کردن تمامی فشار به قسمت های نفوذی بالاتر از 64/0 تا 62/7 میلی متر . شکل3 یک طرح  از نمونه CBR ارزش های بدست آمده در معادله های بعدی با ارزش بدست آوردن CBR درج شده اند . مقاومت مواد یا فشار نفوذی دستگاه بر پیستون .  : X مکان دستگاه پیستون 54/2  میلی متر یا 08/5  میلی متر . Y : استاندار فشار دستگاه برای درجه بندی کردن .  سنگ های خردشده مناسب 9/6 mpa ((1000PSI برای نفوذ 204 میلی متری (1500psi)3/10pa برای نفوذ 08/5 میلی متری .
شکل 3 مثال CBR
جدول 1 . برخی از مقادیر CBR برای انواع مختلف خاک
3.2 ارزش مقاومت R-value )  ) .
آزمایشات ارزش مقاومت یک آزمایش سختی مواد است . شیوه آزمایش دلالت می کند بر مقاومت  مواد به شکل گیری وظیفه نسبی که شامل فشار عمودی به فشار افقی می شود . آزمایش کاهش تراکم یک امر ضروری است . مواد آزمایش شده در R-VALUE  طراحی شده اند آزمایش  R-valueتوسط F.NHVEEM و R.M Carmany توسعه یافته شده بود و از تقسیمات بزرگراهای کالفورنیا و اولین برنامه در سال 1940 گزارش شده بود .و از تقسیمات بزرگراه های کالیفرنیا و اولین برنامه در سال 1940 گزارش شده بود . در طول این زمان شیارها در چرخ کامیون یک امر مهم بود و آزمایش R-value در گسترش آزمایش CBR  تاثیر گذاشته بود .
اساساً R-VALUE به طور تقریبی توسط نمایندگی های بزرگراه ایالت در سواحل غربی امریکا مورد استفاده قرار می گیرد . شیوه آزمایش برای تعیین R-value لازم است آزمایشگاهی آماده شود که نمونه هایی که شرایط رطوبت و چگالی رانشان میدهد  به بدترین شرایط ممکن در زیر سازی متراکم ساخته شود . R-VALUE از نسبت فشار عمودی وارده به فشار افقی محاسبه می شود و این اندازه گیری مقاومت مواد  در ناحیه پلاستیک است . دستگاههای مورداستفاده در آزمایش
 R-VALRE (STABILOMETER)نامیده می شود. و به صورت انشعابی در نمودار 4  نشان داده شده است .
شکل R-VALRE 4  (Stabilimeter) .
ارزش ها در estabilemeter  درج شده در معادله بعدی در R-value بدست آمده است .
تاب مقاومتی =R :مکان
شامل فشار عمودی می شود . =PV
انتقال فشار عمودی در PV=14 . Psi=Ph
جایگزینی srabilomerter سیال ضروری برای افزایش فشار افقی =D
از 5 به100PSI
3.3 ضریب ارتجاعی یا فنریت
خاصیت ارتجاعی مواد حقیقتا بر آوری از خاصیت فنریت است . وقتی به خاصیت فنریت یا ارتجاعی فشار وارد میشود E.
 با فشار از هم جدا میشوند . در فشار روبه کاهش خاصیت های ارتجاعی جهت فشارهای روبه افزایش تر فشار وارد میشود تا مثل آنهایی که از طریق روسازی تجربه میشود .
3.4    ضریب عکس العمل بستر
ضریب عکس العمل بستر (K) که یکی از داده های اصلی برای طراحی روسازی صلب می باشد این برآورد بستر را برای قرار گیری در زیر رویه بتنی آماده می کند . 
K-VALUE میتواند تخمین زده شود توسط اجرای آزمایشات زمینه ای یا توسط محاسبه از نتایج آزمایشات دیگر . امتحانات آزمایشگاهی صحیحی برای مشخص کردن K-VALUE  وجود ندارد .
ضریب عکس العمل  بستر که می آید در کار انجام شده توسط وسترگاد در طول دهه 1920S  . پیشرفت  K-VALUE  وقتی که یک جهش دائمی ورقه پایین تر را حمایت می کند در نمودار 6.
فشار عکس العمل مقاومت فشار متناسب با جهش دائمی است ( که نمایندگی ورقه های خمیده است ) و K (نمودار 7) (WSDOT راهنمای روسازی سال 2003 )
عکس العمل فشار با حمایت ورقه خمیده  :P مکان
ضریب عکس العمل زیر سازی = جهش دائمی : K
ورقه خمیده (10)  =  
-نمودار 6 ضریب عکس العمل بستر
- نمودار 7 رابطه فشار , خمیدگی و ضریب عکس العمل بستر ارزش (K ) ( برحسب WSDOTراهنمای روسازی سال 2003)
بر حسب فشار/ طول و وسعت حدودmpa/m 5/13 برای تاب آوردن ضعیف تر و 270mpa/m  برای تاب آوردن  قوی تر است . برای نمونه ضرایب عکس العمل زیرسازی از آزمایشات استحکام سفتی دیگر تخمین زده میشود . هر چند این ارزش های مکانی می تواند اندازه گیری شود با استفاده از آزمایش باربری .
4-    تجزیه و تحلیل زیر سازی
بعد از فراهم کردن نتایج آزمایش برای طبقه بندی خاکها لازم است به ایجاد ارتباط این اطلاعات با طبه بندی چگونه زیر سازی  کل درجه بندی های کیفیتی خال در جدول 4 نشانداده شده اند .
جدول 4 کل درجه بندی های کیفیتی خاک .
هر چند اگر امکانات آزمایشگاهی بری آزمایش قابل دسترس  نیست , طراحی ها ممکن است بر پایه ارزیابی زمینه ی دقت توسط یک مهندس که میتواندخاکهای بستر را به یکی از طبقه های بعد انتقال دهد , ساخته شود
(G) خاکهای بسترخوب : خاکهای بستر مناسب بر اساس مقدار ظرفیت تحملشان در مقابل رطوبت در جه بندی شده اند . که شامل ماسه تمیز و سنگ ریزهای شنی و خاک معمولی زیان آور مقدارهایی از مواد پلاستیکی هستند. در زیرسازی خوب ارزش CBR 20 درجه باید بیشتر است .
M)) خاکهای متوسط بستر:
حفظ کردن این درجه ملایم در شرایط مرطوب زیان آور است . که شامل خاکهایی مثل خاک گلدانی ( خاک رس و شن آمیخته با گیاه پوسیده است ) , گل و لای و شن و سنگریزه شامل مقدار زیادی از خاک رس و گل و لای کمی رقیق است . در طبقه بندی متوسط ارزش CRB  بین 6 تا20 درجه است .
P)) خاک های زیر سازی سست : این خاک ها وقتی که مرطوب می شوند سختی و پلاستیک خود را از دست می دهند این خاکهایی که مقدار زیادی خاک رس و لای دارند . هم چنین سیلت و لای و خاکهای گلدانی ممکن است خاصیتهای تحملی ضعیف داشته باشند در محلهایی که یخبندان داخل زیر سازی نفوذ میکند یک عامل مهم در ایجاد ترک ها است . در طبقه بندی ضعیف یا سست ارزش CRB  5 درجه یا کمتر از آن است . که بایستی در تثبیت یا برداشت و جانشین سازی(خاک برداری )از مصالح مناسب استفاده شود چرا که همیشه یک زیر سازی محکم واستوار لازم است .
5 – تنش های عمومی در بستر راه
سطح بستر ضعیف همواره می تواند تنش های مختلفی را به رو سازی وارد کند .
1-    ترک های خستگی
ترک های خستگی یک سری از ترک های متصل به میباشند که این ترک ها بر اساس تکرار بارهای ترافیکی شکسته شده و ترک می خورند . که این ترک ها بر اثر تعداد وبزرگی بارها , بزرگتر و بلند تر می شوند . بعد از تکرار بارگذاری این ترک های بلند به هم متصل شده و بازوایای حاده مانند نقش بدن یک کروکدیل پخش می شوند . لذا ترک های خستگی میتوانند توسط بستر ضعیف تشکیل شوند .
شکل 8 : ترک های خستگی نزدیک به خط توقف در محل تقاطع یک راه اصلی .
2-    گودال و چاله ها :
چاله ها به صورت های سطحی و عمیق در سطح روسازی هستند . که از میان همه ی راه ها به لایه ی زیرین HMA نفوذ می کنند . آنها عموماً دارای لبه های تیز و کناره های عمودی نزدیک به سوراخ دارند , گودال ها میتوانند منجر به خسارت شدید به وسایل نقلیه و نفوذ رطوبت شوند . یکی از موردهای ممکن برای شکل گیری گودال ها  لایه سست زیر سازی است .
شکل 9 شکل گیری چاله ها از یک چرخهایی که شیار شدید در محوطه یک شاهراه است را نشان میدهد .
3 - سستی ها (انحطاط ). (شکل 10)
سستی ها در محل های خاصی از سطح روسازی با ارتفاع کمتر از روسازی اطراف متمرکز میشود . این نوع از سیستها بعد از بارندگی خیلی جالب توجه هستندوقتی که آنها پر زا آب باران هستند . سیستمها منجر به مشکلات ناهمواریها ی پرشده با آب واقعی می تواند دلایلی برای وسایل هواپیمایی دریایی باشد . دلیل اصلی برای سیستم های زیرسازی از تراکم نامناسب در طول ساختمان نشات میگیرد .
شکل 10 سستی در یک خیابان قابل دسترسی است .
4 – جای چرخ گذاشتن :
جا گذاشتن بر روی رو سازی توسط چرخهای شیار دار است . پیشروی روسازی ممکن است در طول کناره های شیار رخ دهد . شیارها واضح و معلوم هستند .خصوصا بعد از یک بارندگی وقتی که آها با آب باران پرشده اند . دونوع اصول شیار وجود دارد : شیار مخلوط و شیار زیر سازی .
شیار مخلوط وقتی بوجود می آید که سطح روسازی بدون شیار است . از سستی شیار چرخ ها جلوگیری میکند که منجر به تراکم مشکلات طراحی میشود شیار زیر سازی زمانی رخ میدهد که زیر سازی از سستی شیار چرخ ها که در نتیجه فشار بوجود می آید جلوگیری میکند . در این مورد روسازی در شیارهای زیر سازیکه بدلیل سستی ها در سطح شیار چرخ ها بوجود آمده اند مستقر میشود . شیارهاییکه با آب پر میشود می تواند بدلیل وسایل نقلیه هوایی باشد و مبتواند مخاطره آمیز هم باشد چرا که شیارها باکشیدن یک وسیله نقلیه به جلو شیار مسیر به سمت عرض شیار رانده میشود . نمودار 11 شیارهای روسازی است ...