دانلود پایان نامه بررسی نقش مشخصات بار و مصالح در افزایش عمر خستگی روسازی های انعطاف پذیر و ارائه راهکارهای مناسب
(۲۹۴ صفحه در قالب PDF)
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی عمران – راه و ترابری
چکیده :
خرابی خستگی یکی از شایعترین خرابی هایی است که در روسازی های انعطاف پذیر بصورت ترکهای خستگی که عموما به ترکهای پوست سوسماری موسوم هستند ظاهرمی شود.بدلیل اینکه علت عمده بروز این خرابی تکرار بارهای وارد بر سیستم روسازی و ایجاد خستگی در لایه رویه آسفالتی است پارامتری تحت عنوان عمر خستگی معرفی شده که نشانگر تعداد تکرار بار محور استاندارد تا بروز درصد مشخصی از این خرابی دررویه است. بنابر این هر چه عمر خستگی زیاد تر باشد خرابی خستگی دیرتر رخ داده و بالتبع عمر خدمت دهی روسازی بیشتر خواهد بود .از آنجائیکه علت ایجاد خرابی خستگی کرنش کششی در زیرلایه آسفالتی است پارامترعمرخستگی به این کرنش وابسته است.اینکرنش نیزهمانند سایر واکنشهای سیستم روسازی به مشخصات بارهای اعمال شده وهمچنین خصوصیات سیستم روسازی وابسته
است .
در این تحقیق هدف بررسی حساسیت عمر خستگی روسازی های انعطاف پذیر نسبت به مشخصات بارهای وارده و همچنین مشخصات سیستم روسازی است. برای این منظور از روش شبیه سازی کامپیوتری سیستم روسازی تحت بارهای وارده استفاده شده است . بدلیل اینکه عموما نرم افزارهای مدلسازی روسازی موجود براساس یکی از دو روش تئوری ارتجاعی لایه ای و یا اجزا محدود تدوین شده اند در این تحقیق از هر دو روش استفاده شده است. به این ترتیب امکان مقایسه نتایج این دو روش نیز میسر شده است . برای این منظور از نرم افزار KENLAYER ( مبتنی بر تئوری ارتجاعی لایه ای ) و MICHPAVE ( مبتنی بر اجزا محدود ) برای تحلیل روسازی استفاده شده و برای پیش بینی عمر خستگی نیزاز مدل ارائه شده توسط انستیتو آسفالت استفاده گردیده است .
در این تحقیق از مشخصات بار دو پارامتر مقدار ( بزرگی ) و هندسه ( شکل ) بار و از مشخصات سیستم روسازی پارامترهای ضخامت و ضریب ارتجاعی لایه آسفالت رویه ضخامت و ضریب برجهندگی لایه مصالح سنگی ( اساس ) و ضریب برجهندگی خاک بستر در نظر قرار گرفته شده اند . برای تعیین مقدارتاثیر هر یک از این پارامترها از یک سیستم روسازی سه لایه ای ( شامل لایه آسفالتی اساس و خاک بستر ) تحت مقادیر و اشکال مختلف بار ( محور ساده با چرخ تک و جفت و محور تاندم ) استفاده شده و با استفاده از نرم افزارهای مذکور و انجام تحلیل پارامتری مقدار حساسیت عمر خستگی بر هر یک از این پارامترها مشخص شده است .
بر اساس نتایج بدست آمده مقدار ( بزرگی ) بارهای وارده مهمترین عامل موثر بر عمر خستگی بوده و هندسه بار نیز تا حد زیادی بر عمر خستگی تاثیر گذار است . از مشخصات مربوط به سیستم روسازی نیز ضخامت و ضریب ارتجاعی لایه آسفالتی موثر ترین عوامل بر عمر خستگی هستند و پس از آن ضریب برجهندگی لایه اساس و سپس ضخامت این لایه از جمله مهمترین عوامل بشمار می روند . نوع خاک بستر نیز صرفا در روسازیهای با ظرفیت باربری کم موثر است . بنابراین کاهش مقادیر بارهای وارده و استفاده از چرخهای جفت و محورهای تاندم و همچنین افزایش ضخامت و مدول لایه آسفالتی تا حد زیادی منجر به افزایش عمر خستگی می شوند . در راههای با درجه اهمیت کمتر نیز افزایش ضریب برجهندگی و ضخامت لایه اساس می تواند از جمله راه حل های افزایش عمر خستگی روسازی های انعطاف پذیر باشد.
فهرست مطالب
چکیده ……………………………………………………………………………………………… … ا
مقدمه ………………………………………………………………………………………………… ت
– فصل اول : تعریف مساله ……………………………………………………………………….. ۲
۱-۱ . مقدمه ………………………………………………………………………………………….. ۲
۲-۱ . تعریف مساله …………………………………………………………………………………… ۴
۳-۱ . لزوم انجام تحقیق ………………………………………………………………………………. ۷
۴-۱ . شیوه تحقیق …………………………………………………………………………………… ۸
۵-۱ . نتیجه گیری …………………………………………………………………………………….. ۱۱
– فصل دوم : مروری بر تحقیقات گذشته …………………………………………………….. ۱۳
۱-۲ . مقدمه …………………………………………………………………………………………. ۱۴
۲-۲ . کلیات ………………………………………………………………………………………….. ۱۴
۳-۲ . معیارهای طرح در روسازی های انعطاف پذیر …………………………………………………….. ۱۶
۴-۲ . پدیده خستگی در روسازی های انعطاف پذیر ……………………………………………………. ۲۰
۵-۲ . آزمایش خستگی ………………………………………………………………………………. ۲۲
۶-۲ . بررسی نقش عوامل مختلف بر خستگی روسازی های انعطاف پذیر ……………………………. ۳۲
۱-۶-۲ . روشهای بررسی اثر با بر خرابی روسازی …………………………………………………… ۳۳
۲-۶-۲ . بررسی فاکتور های موثر بر خستگی روسازی انعطاف پذیر …………………………………. ۳۴
۱-۲-۶-۲ . بررسی تاثیر مشخصات بارهای وارده …………………………………………………….. ۳۶
۱-۱-۲-۶-۲ . بزرگی بار ………………………………………………………………………………… ۳۷
۲-۱-۲-۶-۲ . شکل بار ( هندسه بار ) ………………………………………………………………… ۳۷
۳-۱-۲-۶-۲ . توزیع بار ………………………………………………………………………………….. ۴۲
۴-۱-۲-۶-۲ . تغییر مکان جانی بار ……………………………………………………………………… ۴۳
۵-۱-۲-۶-۲ . اثرات دینامیکی بار ……………………………………………………………………….. ۴۳
۲-۲-۶-۲ . مشخصات تایر ……………………………………………………………………………… ۴۴
۱-۲-۲-۶-۲ .مدلهای توزیع یکنواخت فشار باد چرخ ……………………………………………………. ۴۵
۲-۲-۲-۶-۲ . مدلهای توزیع غیر یکنواخت فشار باد چرخ ………………………………………………. ۴۶
۳-۲-۲-۶-۲ . اثر نوع تایر وسیله نقلیه …………………………………………………………………. ۴۷
۴-۲-۲-۶-۲ . فشارباد چرخ ……………………………………………………………………………. ۴۹
۳-۲-۶-۲ . شرایط محیطی ……………………………………………………………………………. ۵۱
۱-۳-۲-۶-۲ . درجه حرارت …………………………………………………………………………….. ۵۲
۲-۳-۲-۶-۲ . رطوبت …………………………………………………………………………………… ۵۳
۴-۲-۶-۲ . سازه روسازی …………………………………………………………………………….. ۵۵
۱-۴-۲-۶-۲ . ظرفیت سازه ای مجموع ……………………………………………………………….. ۵۶
۲-۴-۲-۶-۲ . ضخامت لایه رویه ……………………………………………………………………….. ۵۶
۳-۴-۲-۶-۲ . مشخصات لایه رویه …………………………………………………………………….. ۵۸
۴-۴-۲-۶-۲ . تاثیر مقدار قیر و مقدار فضای خالی مخلوط آسفالتی بر خستگی …………………….. ۵۸
۵-۴-۲-۶-۲ . مشخصات لایه های اساس زیر اساس و خاک بستر ………………………………….. ۶۲
۵-۲-۶-۲ . معیار خرابی ………………………………………………………………………………. ۶۳
۷-۲ . معیار خرابی خستگی …………………………………………………………………………. ۶۵
۱-۷-۲ . مدل اشتو ………………………………………………………………………………….. ۶۶
۲-۷-۲ . مدل خستگی انستیتو آسفالت ……………………………………………………………. ۶۷
۳-۷-۲ . مدل خستگی ارائه شده توسط راهنمای طراحی شرکت شل ………………………….. ۶۷
۴-۷-۲ . مدل خستگی FINN ………….ر…………………………………………………………… ۶۸
۵-۷-۲ . مدل خرابی خستگی RISC ………..ر……………………………………………………… ۶۹
۶-۷-۲ . سایر مدلهای خرابی خستگی …………………………………………………………….. ۶۹
۸-۲ . کاربرد مدلسازی ………………………………………………………………………………. ۷۰
۱-۸-۲ . آنالیز بروش تئوری ارتجاعی لایه ای ………………………………………………………… ۷۳
۲-۸-۲ . آنالیز بروش المان محدود …………………………………………………………………… ۷۶
۹-۲ . نتیجه گیری …………………………………………………………………………………… ۷۹
– فصل سوم : روش تحقیق ……………………………………………………………………. ۸۰
۱-۳ . مقدمه ………………………………………………………………………………………… ۸۱
۲-۳ . معرفی ابزار تحقیق …………………………………………………………………………… ۸۱
۱-۲-۳ . نرم افزار KENLAYER …….ر……………………………………………………………….. ۸۳
۱-۱-۲-۳ . سیستم چند لایه ای ارتجاعی …………………………………………………………. ۸۶
۲-۱-۲-۳ . جمع آثار قوای بار چرخها ……………………………………………………………….. ۸۸
۳-۱-۲-۳ . تحلیل لایه های با رفتار غیر خطی ……………………………………………………… ۹۲
۱-۳-۱-۲-۳ . مصالح سنگدانه ای …………………………………………………………………… ۹۲
۲-۳-۱-۲-۳ . مصالح ریز دانه ………………………………………………………………………… ۹۴
۴-۱-۲-۳ . تحلیل لایه های ویسکو الاستیک ……………………………………………………….. ۹۵
۵-۱-۲-۳ . آنالیز خرابی …………………………………………………………………………….. ۹۷
۲-۲-۳ . نرم افزار MICHPAVE ………………ر…………………………………………………….. ۱۰۲
۱-۲-۲-۳ . مدلسازی سیستم روسازی …………………………………………………………… ۱۰۲
۲-۲-۲-۳ . مدول برجهندگی مصالح سنگدانه ای و خاکهای ریزدانه ………………………………. ۱۰۳
۳-۲-۲-۳ . محاسبه تنشهای ثقلی و جانبی ناشی از وزن مصالح ……………………………….. ۱۰۳
۴-۲-۲-۳ . آنالیز بروش المان محدود ………………………………………………………………. ۱۰۴
۵-۲-۲-۳ . پیش بینی عمر خستگی و عمق شیار زدگی ………………………………………… ۱۰۶
۳-۳ . روش تحقیق ………………………………………………………………………………… ۱۰۹
۱-۳-۳ . کلیات ……………………………………………………………………………………… ۱۰۹
۲-۳-۳ . چارچوب تحقیق …………………………………………………………………………… ۱۱۲
۳-۳-۳ . مفروضات تحقیق …………………………………………………………………………. ۱۱۸
۱-۳-۳-۳ . سازه روسازی ………………………………………………………………………….. ۱۱۸
۲-۳-۳-۳ . مشخصات بار ……………………………………………………………………………. ۱۱۹
۳-۳-۳-۳ . مشخصات فنی لایه های روسازی ……………………………………………………… ۱۲۲
۱-۳-۳-۳-۳ . مدول لایه ها …………………………………………………………………………. ۱۲۲
۲-۳-۳-۳-۳ . نسبت پواسون لایه ها ……………………………………………………………….. ۱۲۶
۳-۳-۳-۳-۳ . دانسیته لایه ها ………………………………………………………………………. ۱۲۶
۴-۳-۳-۳-۳ . زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی مصالح ………………………………………….. ۱۲۸
۴-۳-۳ . سناریوهای تحقیق ………………………………………………………………………… ۱۳۱
۴-۳ . انجام آنالیز …………………………………………………………………………………… ۱۳۴
– فصل چهارم : تحلیل نتایج و بحث ………………………………………………………….. ۱۳۶
۱-۴ . مقدمه ……………………………………………………………………………………….. ۱۳۷
۲-۴ . دسته بندی نتایج آنالیز ………………………………………………………………………. ۱۳۷
۳-۴ . تحلیل نتایج …………………………………………………………………………………… ۱۹۲
۱-۳-۴ . تحلیل نتایج سناریو ۱ ………………………………………………………………………. ۱۹۲
۲-۳-۴ . تحلیل نتایج سناریو ۲ ………………………………………………………………………. ۱۹۶
۳-۳-۴ . تحلیل نتایج سناریو ۳ ………………………………………………………………………. ۲۰۲
۴-۳-۴ . تحلیل نتایج سناریو ۴ ………………………………………………………………………. ۲۰۹
۵-۳-۴ . تحلیل نتایج سناریو ۵ ………………………………………………………………………. ۲۲۰
۶-۳-۴ . تحلیل نتایج سناریو ۶ ………………………………………………………………………. ۲۴۰
۷-۳-۴ . تحلیل نتایج سناریو ۷ ………………………………………………………………………. ۲۴۴
۴-۴ . جمع بندی مطالب ارائه شده …………………………………………………………………. ۲۴۶
– فصل پنجم : نتیجه گیری و کاربرد …………………………………………………………… ۲۴۸
۱-۵ . مقدمه ………………………………………………………………………………………… ۲۴۹
۲-۵ . نقش مشخصات بار و مصالح بر عمر خستگی روسازی های انعطاف پذیر …………………….. ۲۵۰
۱-۲-۵ . تاثیر مشخصات بار بر عمر خستگی ……………………………………………………….. ۲۵۱
۱-۱-۲-۵ . تاثیر مقدار بار ……………………………………………………………………………. ۲۵۱
۲-۱-۲-۵ . تاثیر هندسه ( شکل ) بار ………………………………………………………………. ۲۵۴
۲-۲-۵ . تاثیر مشخصات سیستم روسازی بر عمر خستگی ………………………………………. ۲۵۶
۱-۲-۲-۵ . تاثیر مشخصات رویه آسفالتی ………………………………………………………….. ۲۵۶
۲-۲-۲-۵ . تاثیر مشخصات لایه مصالح سنگی ( اساس ) …………………………………………. ۲۵۸
۳-۲-۲-۵ . تاثیر مشخصات خاک بستر ……………………………………………………………… ۲۶۱
۳-۵ . مقایسه نتایج روش تئوری لایه ای ارتجاعی و روش المان محدود ………………………….. ۲۶۳
۴-۵ . جمع بندی مطالب ارائه شده ……………………………………………………………….. ۲۶۶
۵-۵ . راهکارهای پیشنهادی جهت افزایش عمر خستگی روسازی های انعطاف پذیر ………………. ۲۶۷
۶-۵ . پیشنهاد تحقیقات آتی ………………………………………………………………………. ۲۶۹
فهرست مراجع …………………………………………………………………………………….. ۲۷۱
برچسب ها:
دانلود پایان نامه بررسی نقش مشخصات بار و مصالح در افزایش عمر خستگی روسازی های انعطاف پذیر و ارائه را