Phone Number :  (+98 21) 88746535 - 88746536 (+98) 912 3175779

روسازیهای بتن مسلح

PDF دانلود فایل
 
روسازي­هاي بتن مسلح با درز
 
الف: آرماتورگذاري
   به منظور كنترل تركهاي ناشي از تنشهاي حرارتي طبق توصيه آئين نامه بتن بايستي از آرماتورهاي حرارتي استفاده نمود. اين آرماتورها مي­توانند جهت جلوگيري از باز شدن تركها و آسيب ديدگي سطوح دالها نيز وارد عمل شوند كه معمولاً بر اثر عبور و مرور وسايل نقليه و كشش و تغيير دما و رطوبت بوجود آمده از انتهاي لايه تحت بار بوجود مي­آيد.
به هر حال هر زمان كه مقاومت كششي بتن از مقدار fr=2√fc تجاوز نمايد گسيختگي ناشي از كشش رخ مي­دهد.
 
روش محاسبه مقدار آرماتور افت و حرارت عبارت است از:

 
* حداقل آرماتور افقي براي ميلگرد هاي 16 برابر 002/0 ضخامت مقطع كه همان آرماتور حرارتي مي­باشد. (كتاب آئين نامه سازه هاي بتني AcI318-25 صفحه 401)
   در صورتيكه از آرماتور A استفاده شود آرماتور افت و حرارت 0/002 bh و در صورتيكه از آرماتور A استفاده شود 0/0018 bh مي­شود.
 
الف : محدوديت هاي فاصله مطابق آئين نامه نبايد با فاصله بيش از 5 برابر ضخامت دال و نه بيش از 50 سانتيمتر از هم قرار بگيرند. (صفحه 436 آناليز و طراحي سازهاي بتن آرمه)
   اگرچه استفاده از آرماتور A1 براي جلوگيري از shrinkage (افت، تكيدگي و جمع شدگي) در سازه هاي با شكل پذيري كم و متوسط مجاز است اما بهتر است از آج دار A2 و يا A3 استفاده شود.


 
نوع Fy kg/cm2 Fu kg/cm2
A1 ساده بدون آج 2200 3800
A2 آج دار مارپيچي 3000 5000
A3 آج دار هفت و هشتي 4000 6000
 
 
  نكته بعدي در اين بحث استفاده از داول مي­باشد: داولها، آرماتورهاي بدون آجي مي باشند (از نوع A1) كه فقط در محلهاي درزهاي انبساط مورد استفاده قرار مي­گيرند و باعث اتصال بين قطعات يا دوختن قطعات دال به يك ديگر بمنظور تغيير شكلهاي يكنواخت مي­گردد.
 
طراحي ضخامت دالها[1]:
   ضخامت دالهاي ترافيكي بگونه­اي محاسبه مي­شود كه احتياجي به استفاده از آرماتورهاي برش نباشد، بنابراين صرف نظر از روابطي كه آئين نامه­ها جهت محاسبه مقدار ضخامت لازم ارائه نمايند به فرضيات زير نيز بايستي توجه گردد.
   به منظور طراحي ضخامت دالهای روسازي روشهاي متفاوتي وجود دارد، اما تقريباً همه آنها فرضيات مشابهي دارند.
   اين فرضيات عموماً عبارت­اند از:

 
1. طبقه بندي ترافيك بر اساس تعداد ميانگين وسايل عبوري،
1. طبقه بندي بستر موجود بر اساس ظرفيت باربري خاك،
2. عمر مفيد يا دوره سرويس لايه،
3. نوع پوسته بتني (درزدار يا بدون درز، مسلح يا غيرمسلح)
4. شرايط آب و هوا
 
1- طبقه بندي ترافيك بر اساس تعداد ميانگين وسايل عبوري[2]
   آئين نامه هاي مختلف طبقه بنديهاي مختلفي بر اساس ميانگين ترافيك عبوري در نظر گرفته­اند، به عنوان مثال اگر آئين نامه فرانسه 4 نوع طبقه بندي ترافيك سنگين دارد } T3 ، T2 ، T1 ، T0 { آئين نامه آمريكا مقدار بيشتري ناحيه بندي در نظر مي گيرد.
   توضيح اينكه: هر زمان كه تعداد وسايل نقليه عبوري در طول عمر روسازيهاي بتني به عدد 10000*5 برسد روسازي سبك محسوب مي شود و اگر به رقم 1000000 برسد روسازي متوسط و در صورتيكه به عدد 10000000*2 برسد روسازي سنگين به حساب مي­آيد.

2- طبقه بندي بستر موجود بر اساس ظرفيت باربري خاك در روش فرانسوي:
   بسته به اينكه چه نوع ترافيكي را روسازي تحمل مي­كند (اعم از سنگين و متوسط و سبك) ظرفيت باربري خاك درجات متفاوتي مي­يابد مثلاً روش RoadNote كه مربوط به ترافيكهاي سنگين و متوسط است، سه نوع طبقه بندي به شرح ذيل دارد.
 
 
  CBR حداقل ضخامت زير اساس
ضعيف CBR≤4% 150
معمولي %4≤CBR≤%15 80
خيلي مقاوم CBR≤15% 0
 
 
   اما روسازيهاي با ترافيك سبك 5 نوع طبقه بندي متفاوت دارند كه تابعي از مقاومت خاك در بلندمدت و تمهيدات افزايش ظرفيت (زهكشي ، تثبيت بستر و ...) مي­باشد.
( توضيح اينكه عدد [3]CBR توسط آزمايشگاه مكانيك خاك مشخص مي­شود .)

   نكته 1 : توجه آن كه در روسازي هاي سبك پارامتر ضخامت را به زيراساس ديگر مطرح نمي­شود، اما حداقل روسازي بتني 14 سانتيمتر براي يك دوره سرويس 15 ساله توصيه مي­شود.

   نكته 2 : حداقل ضخامت لايه­هاي روسازي بتني CRC 14 سانتيمتر در ترافيكهاي سنگين و متوسط توصيه مي­شود و مجدداً تاكيد مي­گردد كه در اين نوع ترافيكها در بسترهاي معمولي و ضعيف بتن ريزي زير اساس الزامي است (12 سانتيمتر براي بتن مگر الزامي است) .

3- عمر مفيد يا دوره سرويس دهي لايه
   عمر مفيد هر سازه مدت زماني است كه در آن بازه زماني احتمال وقوع حداكثر تنشهاي وارده بر سازه كمتر از 5 درصد باشد.
   به هنگام طراحي ضخامت روسازي 2 عامل تحليلي مهم بايستي مد نظر قرار گيرد:
الف : تحليل خستگي                ب : تحليل فرسايشي
 
الف : تحليل خستگي:
   در تحليل خستگي صرفاً شكست بتن در اثر تكرار بارگذاري مطرح است، به عبارت ديگر فرض بر آن است كه تنشهاي اعمال شده بر رويه هاي بتني بتدريج از مقاومت كششي بتن مي­كاهند و در نهايت باعث ترك خوردن مقطع مي­گردد. هرچند كه اين تنشهاي كوچك حتي از مقدار 2√fc نيز كمتر كنش ايجاد نمايند.

ب : تحليل فرسايشي :
   در تحليل فرسايشي عواملي مثل پديده مكندگي، شكست درزها و فرسايش زير سازي مورد بررسي قرار مي­گيرد.
   مكندگي عبارتست از بالا آمدن مصالح بستر دال از ميان درزها و يا تركها كه علت آن تغييرشكل دال در اثر عبور بار مي­باشد و معمولاً در محيطهاي مرطوب اتفاق مي­افتد.
   در نهايت مي­توان با مقايسه شدت تنش بدست آمده از 2 روش تحليلي فوق ضخامت دال را براي تنش شديدتر طراحي نمود.
   با توجه به مطالب مذكور، شرايط و حالتهاي قابل بررسي براي طرح روسازي به 9 مورد كاهش مي يابد[4] و حجم محاسبات تعديل مي­گردد.


 
شماره كد مشخصات بستر و نوع ترافيك
1 C1L1 بستر ضعيف همراه با ترافيك سبك
2 C1L2 بستر ضعيف همراه با ترافيك متوسط
3 C1L3 بستر ضعيف همراه با ترافيك سنگين
4 C2L1 بستر ضعيف همراه با ترافيك سبك
5 C2L2 بستر ضعيف همراه با ترافيك متوسط
6 C2L3 بستر ضعيف همراه با ترافيك سنگين
7 C3L1 بستر ضعيف همراه با ترافيك سبك
8 C3L2 بستر ضعيف همراه با ترافيك متوسط
9 C3L3 بستر ضعيف همراه با ترافيك سنگين
 
 
   به هر حال پس از مشخص شدن كد وضعيت با استفاده از 2 سري گراف پيوست به مادگي ضخامت لازم تشخيص داده مي­شود، اما توضيحات ذيل مي­تواند مفيد باشد:

 
1. ابتدا از شكل شماره 58 و با توجه به نوع روسازي (سبك ، متوسط ، سنگين) و همچنين مقدار ماكزيمم بار وارد بر هر محور وسايل عبوري بر حسب kips مقدار فاكتور نرخ تنش را از جدول قرائت مي­كنيم .
2. براي يافتن مقدار تنش معادل فاكتور نرخ تنش عدد بدست آمده را در عدد 600 ضرب مي­كنيم .
3. ضخامت زيراساس و دال لازم را قرائت مي­كنيم.
4. تمام مراحل فوق را براي شكل شماره 59 نيز تكرار مي­كنيم، در صورتي كه جواب loop مثبت شد.
5. ضخامتهاي بدست آمده از 2 مورد فوق را با هم مقايسه كرده و ماکزيمم حالت هر گزينه را انتخاب مي­كنيم.
 
   به هر حال با يك نگاه ساده به ستون انتخاب نهايي مشخص مي­گردد كه حداقل ضخامت زيراساس 15 سانتيمتر و حداقل ضخامت دال نيز 15 سانتيمتر مي­باشد و در عين حال ضخامت زيراساس و دال (توام با هم) در هيچ حالتي نمي­تواند كمتر از 34 سانتيمتر لحاظ شود.

 نكته : در برخي روشهاي طراحي براي روسازيهاي بتني ضريب عكس العمل خاك (k) را بعنوان مقاومت بستر معرفي مي­نمايند و اعداد  Pci 120 ، Pci 200 و Pci 400 بترتيب معادل CBR هاي 3 – 8 – 20 تعيين گرديده. (صفحه 108)
 
نوع پوسته :
   قبل از وارد شدن در اين مبحث ذكر اين نكته لازم به نظر مي­رسد، بطور كلي كاهش ضخامت رويه هاي بتني باعث كاهش تنشهاي ناشي از افت و حرارت مي­شود .اما اين كاهش ضخامت نبايد از مقادير محاسبه شده كمتر گردد.
 در صورتيكه از روسازيهاي بتني غير مسلح استفاده شود (در اين نوع روسازي نيز از آرماتور داول استفاده مي­شود) اهميت درزها و فواصل اجراي آنها متفاوت است و ترك خوردگيهاي ناشي از تنشهاي كشش كه لحاظ  عبور بار ترافيكي و تغييرات دما و اصطكاك بوجود مي­آيد موجب تخريب زودرس روسازي مي­گردد و بنابراين محققين مسلح نمودن دالهاي مربوطه را همانند ديگر سازه هاي بتني پيشنهاد مي­دهند. در اين نوع روسازيها طراح فرض مي كند كه ترك خوردگي در مركز دال رخ داده و فولاد حرارتي براي جلوگيري از باز شدن ترك و آسيب ديدگي دال وارد عمل شده است. البته لازم به ياد آوري است كه براي جلوگيري از تركهاي خمشي ناشي از عبور بارهاي ترافيكي مسلما فقط مقدار آرماتور حرارتي كافي نمي­باشد و مقدار نهايی لازم را بايستي آناليز و طراح دال مشخص كند اما به عنوان يك براورد اوليه كلي دقيق حدود دو برابر مقدار آرماتور حرارتي با محدوديتهاي فاصله گفته شده مناسب مي­باشد.
 
مثال 
مقدار آرماتور لازم براي دالي بتني با ضخامت 15 سانتيمتر چقدر است؟ مشروط بر آن كه شرايط بار گذاري بستر آن از نوع c3L1  باشد.
                                                                                              1500=100*15
3=002/0*1500
                                                  cm   6=3*2             
بنابراين                       14@30E-W   
كه توصيه شركت مي تواند14@25E-W       باشد .
 
 
 
 

[1] برداشت از بررسي و مقايسه رويه هاي بتني و آسفالتي
[2] برداشت از
[3] CBR صفحه 51 – كتاب بررسي و مقايسه رويه هاي بتني و آسفالتي
[4] صفحه 116 كتاب بررسي و مقايسه رويه هاي بتني