پایان نامه تحلیل ویژگیهای مصالح لایه روكش در جلوگیری از ترك های انعكاسی در روسازی های مركب

پایان نامه تحلیل ویژگیهای مصالح لایه روكش در جلوگیری از ترك های انعكاسی در روسازی های مركب

چکیده

روسازی ها در طی دوران بهره برداری احتیاج به تقویت دارند· که این امر از طریق لایة روکش یا لایة بتن آسفالتی صورت می پذیرد. به نظر می رسد· به منظور دستیابی به طرحی مناسب · بررسی تاثیر ض̂ریب ارتج̂اعی (مدول الاستیسیته )· که از ویژگیهای مکانیکی مصالح لایة روکش ̈a بتن آسفالتی است · در انتقال ترکهای انعکاسی · لازم است . این بررسی در روسازی های مرکب با اساس بتنی و روکش بتن آسفالتی در حالتیکه دو لایة بطور کامل بهم چسبیده اند صورت گرفته است . بدین منظور مدلی از روسازی مرکب در نرم افزار المان محدود ANSYS · طراحی و مورد تحلیل قرار گرفت . در این مدل علاوه بر فرضیات بکار گرفته شده در تحلیل روسازی · با استفاده از المانهای ریزتر در محل درز و مصالح همگن و ایزوتروپ · شرایط مرزی مناسب ایجاد شده است . سپس با اعمال بار گسترده استاندارد kip ۱۸ (۸.۲ تنی ) بصورت محور منفرد· مدل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است . در این تحلیل با تغییر ضخامت لایة روکش و ضریب ارتجاعی آن · تنش های کششی و فشاری لایة بتن آسفالتی و میزان نشست روسازی هنگامی که بار دقیقاً بر روی ترک قرار دارد با دو برنامة ANSYS و KENSLABS · مورد بررسی قرار گرفت . نتیجة این بررسی ها نشان داد که با افزایش ضریب ارتجاعی و درصد مصالح سنگی در مخلوط بتن آسفالتی · مقادیر تنش کششی در زیر لایة بتن آسفالتی و تنش فشاری در زیر دال بتنی به ترتیب افزایش و کاهش یافته و مقادیر کرنش کششی در زیر لایة بتن آسفالتی و فشاری در زیر دال بتنی نیز کاهش یافته است . بنابراین مناسب ترین مقدار ضریب ارتجاعی · برای جلوگیری از شروع ترک انعکاسی · مقداری است که در ضخامت های کمتر· تنش فشاری بر روی بستر و تنش کششی در زیر بتن آسفالتی کمتر باشد. 

ترک انعکاسی : در اکثر روسازی های بتنی و مرکب وجود یک درز یا ترک در لای̂ة زی̂رین در اث̂ر تغیی̂رات دم̂ا و ت̂نش ه̂ای وارده · باع̂ث رش̂د و گ̂سترش خراب̂ی ش̂ده و لایة روک̂ش از ب̂ین م̂ی رود.

ترکخوردگی انعکاسی عمدتاً در اثر حرکات افقی و قائم دال بتنی در زیر رویة بتن آسفالتی بوجود می آید.

ویژگیهای مصالح لایة بتن آسفالتی : مصالح لایة روکش اکثرًا از جنس مخلوط بتن آسفالتی است از آنجایکه ضریب ارتجاعی مخلوط بتن آسفالتی تابعی از درصد قیر مصرفی · درصد فضای خ̂الی در مخل̂وط بتن آسفالتی · درصد فیلر· ویسکوزیته · درجة حرارت · زمان بارگذاری و غیره است · بن̂ابراین ای̂ن ض̂ریب ب̂ه عنوان مشخص کنندة خصوصیات و ویژگیهای مکانیکی مصالح لایة روکش بکار گرفته شده است .

فهرست مطالب 

عناوین                                                                                                  صفحه

فصل اول : مقدمه                                                                                             ۲

۱!۱! زمینة تحقیق                                                                                         ۲

۱!۲! فرضیه ها و زمینة تحقیق                                                                       ۴

۱!۲! لزوم انجام تحقیق                                                                                  ۵

۱!۴! شیوة تحقیق                                                                                          ۵

۱!۵! خلاصة پایان نامه                                                                                 ۶

۱!۶! تعاریف                                                                                               ۷

۱!۷! تعیین حدود تحقیق و فرضیات کلیدی                                                        ۷

۱!۸! خلاصه                                                                                               ۸

فصل دوم : مروری بر تحقیقات گذشته                                                                ۱ÿ

۲!۱! مقدمه                                                                                                  ۱ÿ

۲!۲! روشهای اولیه و الگوهای طبقه بندی موضوعات                                       ۱۱

۲!۲!۱! انواع روکش ها                                                                             ۱۱

۲!۲!۲! ترکهای انعکاسی                                                                           ۱۳

۲!۲!۳! طراحی روکش                                                                             ۱۶

۲!۲!۴! منشأ ترکها و نحوة گسترش آنها                                                       ۲۲

۲!۲!۵! بررسی روشهای جلوگیری از ترکهای انعکاسی                                 ۲۷

۲!۳! الگوهای تحلیل و فرضیات متداول                                                           ۳۷

۲!۳!۱! قانون خستگی و بررسی پدیدة خستگی                                              ۳۷

۲!۳!۲! گسترش ترک و مدهای شکست                                                        ۴۴

۲!۳!۳! ارزیابی و تحلیل پدیدة خستگی به روش مکانیک شکست                     ۴۵

۲!۳!۴! مدهای شکست                                                                              ۵ÿ

۲!۳!۵! محاسبة شدت تنش                                                                         ۵۱

۲!۳!۶! اثر متغیرهای مخلوط بتن آسفالتی بر ضریب دینامیکی                        ۵۴

۲!۳!۷! محاسبات مربوط به ترکهای انعکاسی در روکش ها و نتایج آن             ۵۸

۲!۴! سؤالات مطرح و یافته ها تاکنون                                                             ۶۵

۲!۵! خلاصه                                                                                               ۶۶

فصل سوم : آنالیز روکش های بتن آسفالتی با توجه به ترک انعکاسی                     ۶۸

۳!۱! مقدمه                                                                                                  ۶۸

۳!۲! دلیل بکارگیری روش تحقیق                                                                   ۶۹

۳!۳! روشهای حل عددی مسأله با نرم افزار ANSYS                                         ۷ÿ

۳!۴! مراحل اساسی در روش اجزاء محدود                                                      ۷ÿ

۳!۵! برنامة ANSYS و بررسی دقت آن                                                           ۷۱

۳!۶! فرضیات مسأله و مشخصات مصالح در آنالیز مدل                                     ۷۴

۳!۷! المان های مورد استفاده                                                                         ۷۷

۳!۷!۱! معرفی المان COMBIN14                                                               ۷۷

۳!۷!۲! معرفی المان SOLID65                                                                  ۷۸

۳!۷!۳! معرفی المان  SOLID45                                                                 ۷۹

۳!۸! مدلسازی مصالح روسازی مرکب                                                           ۸ÿ

۳!۸!۱! مدلسازی بستر                                                                              ۸ÿ

۳!۸!۲! مدلسازی درز و میلة داول                                                              ۸۶

۳!۸!۳! مدلسازی میله های دوخت                                                               ۹ÿ

۳!۸!۴! مدلسازی اساس بتنی                                                                      ۹۲

۳!۸!۵! طراحی دال های مختلف بتنی                                                          ۹۳

۳!۸!۶! مدلسازی روکش بتن آسفالتی                                                           ۹۶

۳!۸!۷! هندسة مدل                                                                                   ۹۹

۳!۹! بارگذاری مدل                                                                                      ۱ÿÿ

۳!۹!۱! شرایط تکیه گاهی                                                                          ۱ÿÿ

۳!۹!۲! مش بندی مدل                                                                               ۱ÿ۲

۳!۹!۳! بارگذاری و تحلیل مدل                                                                   ۱ÿ۳

۳!̈۱y! نکات مثبت کار                                                                                  ۱ÿ۶

۳!۱۱! خلاصه                                                                                             ۱ÿ۶

فصل چهارم : تحلیل نتایج و بحث پیرامون آن                                                      ۱ÿ۸

۴!۱! مقدمه                                                                                                  ۱ÿ۸

۴!۲! بررسی نتایج حاصل از ANSYS                                                             ۱ÿ۸

۴!۳! بررسی نتایج حاصل از KENSLABS                                                      ۱۱۹

۴!۴! الگوی اطلاعات برای هر یک از سؤالات تحقیق یا فرضیات                       ۱۲۳

۴!۴! خلاصه                                                                                               ۱۲۴

فصل پنجم : نتیجه گیری و کاربرد                                                                       ۱۲۶

۵!۱! مقدمه                                                                                                  ۱۲۶

۵!۲! نتیجه گیری در مورد هر یک از سؤالات یا فرضیات تحقیق                        ۱۲۷

۵!۳! نتیجه گیری کلی دربارة مسألة اصلی تحقیق                                              ۱۲۹

۵!۴! کاربردهای نظری و تحقیقی                                                                   ۱۲۹

۵!۵! کاربردهای عملی                                                                                  ۱۳ÿ

۵!۶!پیشنهاد تحقیقات آتی                                                                               ۱۳ÿ

مراجع و مأخذ                                                                                                  ۱۳۲

پیوست ها                                                                                                       ۱۴ÿ