پایان نامه روشهای ساخت روسازی بتنی و مقایسه قالب لغزنده و ثابت

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc مهندسی راه و ترابری عنوان روشهای ساخت روسازی بتنی با رویکرد مقایسه ای قالب لغزنده و ثابت از نقطه نظر فنی و اقتصادی

Methods of concrete pavement construction withcomparisonslipform and Fixed-form at perspective Technical and Economic

چکیده :

برای ساخت روسازی های بتنی دو روش کلی وجود دارد: قالب ثابت و قالب لغزنده . در کشورهای صنعتی که استفاده از روسازی های بتنی از مدت های مدیدی مرسوم است، این دو روش بسته به شرایط مختلف مورد استفاده قرار می گیرند . هر دو روش نسبت به هم دارای مزایا و معایبی هستند که بایستی در هر پروژه قبل از شروع به آنها توجه نمود . در روش قالب لغزنده کمپانی های محدودی از جمله GOMACO و Wirtgen و Terex هستند که ماشین آلات روسازی یا پرداختگر ١ قالب لغزنده می سازند که در این رساله از این ماشین آلات با نام روبات به جای پرداختگر استفاده می شود برای ساخت روسازی بتنی به روش قالب ثابت در سالهای اخیر پیشرفت های چشمگیری شده است که از جمله می توان به ابداع و ساخت روبات هایی نام برد که توسط شرکت Bid-Well ساخته می شوند.

در نتیجه تحلیل های صورت گرفته در این رساله ، ساخت روسازی بتنی زمانیکه کارخانه بتن قادر به تولید بتن با حجم زیاد است (حداقل ١٠٠ متر مکعب در ساعت) روش قالب لغزنده به لحاظ اقتصادی بسیار مناسب تر از روش قالب ثابت می باشد ولی در پروژه های کوچکتر استفاده از روش قالب ثابت می تواند بصرفه تر باشد . از نقطه نظر فنی روش قالب لغزنده همواره از روش قالب ثابت برتر است و سرعت این روش در شرایط ایده آل (زمانیکه کارخانه قادر به تولید بتن در حجم بسیار زیاد باشد) چندین برابر روش قالب ثابت است. لازم به ذکر است که روبات های جدید قالب لغزنده قادر به ساخت روسازی در ٢ لایه نیز می باشند و سری جدید این ماشین آلات قادر به ساخت روسازی بتنی با ضخامت بیش از ٥٠ سانتیمتر نیز می باشند.

روسازی بتنی پیش تنیده (PCP)

از آنجایی که بتن در کشش ضعیف و در فشار قوی می باشد، از نوع دیگری از روسازی به نام روسازیهای بتنی پیش تنیده استفاده می شود . پیش تنیدگی بنا به تعریف عبارتست از ایجاد یک کشش ثابت و دائمی در یک روسازی بتنی به نحوه دلخواه و به اندازه لازم ، بطوری که در اثر تنش ، مقداری از تنش های ناشی از بارهای وارده بر روسازی خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری روسازی افزایش یابد. هدف از پیش تنیده کردن روسازی بتنی محدود کردن تنشهای کششی وارد بر روسازی می باشد.

بعنوان مثال اگر یک روسازی تحت اثر بار ترافیکی ثابتی قرار گیرد، قسمت تحتانی دال تحت تاثیر کشش قرار خواهد داشت که در صورت اعمال نیروی فشاری P از دو طرف دال در آن می توان تنش کششی موجود را تا حد بسیار زیادی کاهش داد . در روسازی های بتنی مسلح معمولی در قسمت کششی مقطع ، تنها فولاد و در قسمت فشاری مقطع ، تنها بتن در مقابل تنش های اعمالی مقاومت می کنند و در اثر جاری شدن فولاد قسمت کشش مقطع دچار ترک می گردد، لیکن در دالهای بتنی پیش تنیده در عین اینکه مقطع ترک نمی خورد بلکه فولاد و بتن به صورت یکپارچه در مقابل تنشهای کششی حاصله مقاومت می کنند . نیروی پیش تنیدگی می تواند به طرق مختلف از جمله مکانیکی، شیمیایی و الکتریکی بر دال بتنی اعمال شود. از نظر نحوه عمل و اعمال نیروی پیش تنیدگی، این نیرو در دو زمان قبل از بتن ریزی ( پیش کشیده ) و بعد از بتن ریزی (پس کشیده ) به دال روسازی اعمال می شود که هر یک از این حالات دارای شرایط و ویژگیهای خاص خود می باشند.

بعنوان مثال در حالت پیش کشیده ، کابلهای پیش تنیدگی بکار رفته در داخل بتن می بایستی دارای چسبندگی کامل با بتن باشند و در زمان اعمال نیروی پیش تنیدگی و به منظور جلوگیری از وارد آمدن ضربه به بتن این انتقال نیرو به صورت آرام و تدریجی صورت می پذیرد، در حالی که در حالت پس کشیده فولادهای پیش تنیدگی قبل از کشیده شدن نبایستی هیچگونه تماسی با بتن مجاور خود داشته باشند .از اینرو آنها را در غلافهایی که از قبل در بتن تعبیه شده عبور می دهند . همچنین در این روش نیروی پیش تنیدگی فقط توسط گیره های متصل به دو طرف کابلهای پیش تنیدگی به بتن منتقل می شوند که معمولا از این روش در قوسها و انحناهای افقی و عمودی راه استفاده می گردد.

لازم به ذکر است که با تنیدن بتن می توان تنش های کششی را که از طریق بارهای ترافیکی و یا دما بوجود می آید، تا حدی بی اثر و از ترک خوردگی جلوگیری کرد. دالهای بطول ١٥٠ متر را می توان از این طریق بدون درز اجرا کرد .ساخت این روسازی بسیار هزینه بردار است ولی ضخامت آن از سایر روسازی ها کمتر است . در این روسازی کنترل اصطکاک بستر بسیار مهم است و باید به حداقل برسد، زیرا بشدت موجب کاهش تنیدگی می شود . لذا باید از مصالح نرم و یکنواخت و یا لایه لغزشی در زیر دال استفاده کرد. عامل تعیین ضخامت در این نوع روسازیها، ضریب گسیختگی می باشد که خود تابع مق اومت کششی بتن می باشد. پیش تنیدگی بتن به مقدار زیادی تنش های کششی ناشی از حرارت و بار ترافیکی را کاهش داده و در نتیجه از ضخامت مورد نیاز روسازی می کاهد. این امر سبب می گردد احتمال ترک خوردگی در روسازی کاهش یافته و درزهای عرضی کمتری مورد نیاز باشد که متعاقباً باعث کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می گردد و عمر روساز ی طولانی تر می گردد .