روسازی بتنی چیست
1366 1394/09/01

رو سازی بتنی چیست | مشخصات فنی ، کاربرد ، معایب ، مزایا و روش ساخت روسازی بتنی

تاریخچه و معرفی روسازی بتنی

تاریخ استفاده از روسازی بتنی به راه های ساخته شده در امپراطوری روم و ایران برمی گردد. آنها بلوک های پوششی که به ندرت برای این کار مناسب بودند را برروی اساس دانه ای قرار می دادند. استفاده از رویه های سنگی به عنوان روسازی در قرون هفدهم، هجدهم و نوزدهم درایران و اروپا رواج داشت . به عنوان مثال یکی ازسیاحان اروپایی به نام کن هربرست که درسال 1622 -1627 درایران بود مسافرت خود را از قزوین به اصفهان این گونه توصیف می کند، تمام مسیر را از راه سنگ فرش شده ای گذشتیم که عرض آن برای عبور ده اسب کافی بود. این جاده با زحمت و مرارت زیاد و صرف هزینه های سرسام آور در قسمتی از صحرای بزرگ بنا شده و همچنین در همان زمان درایالت مازندران به تنهایی 270 کیلومتراز این نوع جاده وجود داشت . تا اینکه در قرن بیستم نوع جدید این روسازی ها که از جنس بتن با یک رواداری دقیق به منظورحصول اطمینان از قفل شدگی بود، ساخته شد. درهلند ، دراواخر سال 1940 میلادی پوشش های بتنی توسعه پیدا کرد و جایگزین آجرهای رسی که برای فرش کردن خیابان ها استفاده می شد، گردید.

 آداب و رسوم قدیمی و چند هزار ساله استفاده ازسنگ فرش مانع از گسترش سریع روسازی    بتنی بود. اما اکنون استفاده ازاین نوع روسازی بتنی تبدیل به امری عادی گشته که سالانه میلیون ها متر مربع ازاین گونه روسازی ساخته می شود.

ورود رویه های بتنی ازنوع بلوک های قفل شونده به آمریکای شمالی درسال 1970 میلادی بوده است. درآمریکا این رویه ها را به طور موفقیت آمیز درتعدادی از مناطق مسکونی، تجاری، تسهیلات شهری نظیر پیاده روها و خیابان ها، بنادر و فرودگاه ها به کاربرده شده است.

 

هدف

هدف از طراحی روسازی فراهم آوردن یک ترکیب سازه ای بر روی مسیر حرکت جهت انتقال ترافیک عبوری به صورت ایمن ، یکنواخت و کارآمد می باشد . به طور کلی روسازی ها به سه دسته : صلب[1] ، انعطاف پذیر[2]  و مرکب[3]  تقسیم می شوند .

مهندسی روسازی در بر گیرنده مباحث زیر می باشد :

1- مواد تشکیل دهنده لایه های روسازی

2- تحلیل سازه ای روسازی

3- طراحی روسازی

4- نگهداری و نوسازی روسازی

5- سیستم های مدیریت روسازی

 

اجزای تشکیل دهنده روسازی صلب از بالا به پایین شامل : رویه بتنی ، زیر اساس تثبیت شده و بسترتثبیت شده می باشد . که در شکل 1 نشان داده شده است .

اجزای تشکیل دهنده روسازی انعطاف پذیر شامل : رویه بتن آسفالتی ، اساس تثبیت شده ، زیر اساس تثبیت شده و بسترتثبیت شده می باشد . که در شکل 2 نشان داده شده است .

اجزای تشکیل دهنده روسازی مرکب شامل : روکش آسفالتی بر روی یک سیستم صلب می باشد . که در شکل 3 نشان داده شده است .

 

         شکل3- سیستم مرکب                 شکل2- سیستم انعطاف پذیر                   شکل1- سیستم صلب

 

 

انواع روسازی های بتنی

1- روسازی بتنی درز دار غیر مسلح [4]

2- روسازی بتن مسلح درز دار[5]

3-روسازی بتن مسلح پیوسته[6]

4- روسازی های بتنی پیش تنیده[7]

5- روسازی بلوک بتنی [8]

6- روسازی بتن مسلح غلتکی[9]

7- روسازی بتن مسلح با الیاف

 

 

 

1- روسازی بتنی درز دار غیر مسلح

دارای درز های عرضی با داول یا بدون داول که در فواصل 15 تا 30 فوت در نظر گرفته می شوند .

Rigid_Pavmt_Types

شکل 4 - روسازی بتنی درز دار غیر مسلح

 

2- روسازی بتن مسلح درز دار

دارای درز های عرضی با داول که در فواصل 30 تا 100 فوت در نظر گرفته می شوند و دال بتنی با شبکه مش مسلح شده است .

Rigid_Pavmt_Types

شکل 5 - روسازی بتنی درز دار مسلح

3- روسازی بتن مسلح پیوسته

همانطور که در شکل 6 مشاهده می شود این سیستم روسازی از یک دال بتنی پیوسته با آرماتور گذاری پیوسته و بدون درز تشکیل شده است .

Rigid_Pavmt_Types

شکل 6 - روسازی بتن مسلح پیوسته

 

 

4- روسازی های بتنی پیش تنیده

همانطور که در شکل 7 مشاهده می شود این سیستم روسازی دال بتنی پیش تنیده با کابل های  به هم بافته شده به طول 300 تا 700 فوت می باشد .

Rigid_Pavmt_Types

شکل 7 - روسازی بتنی پیش تنیده

 

5- روسازی بلوک بتنی

از این سیستم روسازی بطور گسترده ای در فرودگاه ها استفاده می شود ، این سیستم همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است از بلوک های با شکل هندسی مختلف به اضافه ماسه مفاصل ، ماسه بستر ساز بر روی لایه های اساس و  زیر اساس ساخته شده است .

 

شکل 8 - روسازی بلوک بتنی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

روشهای مختلف طرح روسازی صلب فرودگاه

  1. طراحی روسازی صلب فرودگاه به روش موسسه سیمان پرتلند PCA[10]
  2. طراحی روسازی صلب فرودگاه به روش سازمان هوانوردی آمریکا FAA [11]
  3. طراحی روسازی صلب فرودگاه به روش لایه های ارتجاعی LED [12]
  4. طراحی روسازی صلب فرودگاه به روش تبدیل LCN [13]
  5. طراحی روسازی صلب فرودگاه به روشACN/PCN[14]
  6. طراحی روسازی های بلوک بتنی فرودگاه

 

1- طراحی روسازی صلب فرودگاه به روش موسسه سیمان پرتلند

(Portland Cement Association Design Method )

روش موسسه سیمان پرتلند برای محاسبه ضخامت روسازی بتنی فرودگاه بر اساس برنامه کامپیوتری این موسسه تحت عنوان "طراحی روسازی بتنی فرودگاه" می باشد که در سال 1955 توسط این موسسه ارائه گردید و در سال 1968توسط شخصی به نام Robert G Packard.   بصورت یک نرم افزار برای محاسبه ضخامت روسازی صلب فرودگاه استفاده شد .

در این روش برای طراحی نمودار هایی ارائه شده که در ادامه آمده است . در این نمودار ها جهت محاسبه ضخامت روسازی فرودگاه 5 نوع منحنی که نشان دهنده بار چرخهای اصلی در حداقل فشار تایر و با فرض بیشترین وزن هواپیما ارائه شده است . همچنین 4 منحنی برای مقادیر مختلف ضریب عکس العمل بستر K ارائه شده است .

 

مثال 1- مطلوبست طراحی فرودگاهی با فرضیات زیر :

- تنش مجاز بتن psi 550

- بار چرخهای اصلی برای هواپیمای مورد نظر (B-777-200) برابر 550000 پاوند می باشد .

- مقاومت بستر k برابر 150 می باشد .

ضخامت روسازی بتنی را را با استفاده از روش PCA بدست آورید .

شکل 9 –   منحنی های مربوط به طراحی به روش موسسه سیمان پرتلند

برای این مسئله ضخامت روسازی بتنی با توجه به منحنی ها برابر 7/11 اینچ بدست آمده است .

 

 

 

 

 

 

2- طراحی روسازی صلب فرودگاه به روش FAA :

منحني هاي طرح روسازي هاي صلب بر مبناي روش وسترگارد مي باشد. تنشهاي موجود در روسازي صلب در لبه درز بسيار بيشتر از محدوده داخل دال مي باشد. آزمايشات نشان مي دهد كه بارهاي وارده باعث ايجاد تركهايي در لبه درزشده و بتدريج به سمت داخل دال حركت مي كنند. منحني هاي طرح اين نوع روسازي براساس حركت ترافيك بصورت موازي يا عمودي و يا با زاويه نسبت به موقعيت درز پيش بيني شده اند. ضخامت روسازي بدست آمده از اين منحني ها تنها مشخص كننده ضخامت دال بتني است. ضخامت زيراساس بطور جداگانه محاسبه مي گردد.

بر مبنای روش وسترگارد می باشد که بر اساس تحلیل بار لبه می باشد.

تغییرات اضافی برای سطوح مختلف ترافیک در نظر گرفته می شود .

شالوده آن مانند یک مایع چگال (متراکم) فرض می شود.

فرض می شود 25% بار در لبه می باشد .

 

شکل 10 –   نحوه بارگذاری به روش وسترگارد

 

 

Text Box: مقاومت خمشی بتن

شکل 11 –   منحنی های مربوط به روش FAA

 

1-2- مشخصات هواپيما

الف - وزن هواپيما: روش طرح روسازي بر مبناي وزن كل هواپيما است و بدين منظور در طرح روسازي حداكثر وزن برخاست پيش بيني شده براي هواپيما را در نظر مي گيرند. فرض مي شود كه 95 درصد وزن كل توسط چر خهاي اصلي[15] هواپيما  و 5 درصد بقيه توسط چرخ جلو[16] هواپيما تحمل مي شود.

استفاده از حداكثر وزن برخاست به اين دليل توصيه مي شود كه اولاً اين مسئله توليد يك ضريب اطمينان در طرح مي كند ، ثانياً مطابق با اين واقعيت است كه امكان تغيير در استفاده از فرودگاه و ترافيك پيش بيني شده آن، هميشه وجود دارد. همچنين با صرف نظر كردن از ترافيك مربوط به نشست مقداري از درجه محافظه كاري كاسته مي شود.

ب- شكل و نوع محور: شكل و نوع محور هر هواپيما ، نحوه توزيع وزن هواپيما و نوع عكس العمل روسازي را نسبت به بار وارده نشان ميدهد. اين مسئله غيرعملي است كه براي هر نوع از محور هواپيماها يك منحني طراحي خاص ارائه داد، مگر اينكه در اين امر از يكسري فرضيات ساده كننده بهره گرفته شود. اين فرضيات را به شرح زير مي توان نام برد:

هواپيماي تك محور :  هيچ فرض خاصي مورد نياز نيست.

هواپيماي با محور زوج : مطالعاتي كه در زمينه فاصله بين محور تا محور چرخهاي اين هواپيماها صورت گرفته نشان مي دهد كه اين فاصله براي هواپيماهاي سبك تر 51 / 0 متر ( 20 اينچ) است و براي هواپيماهاي سنگين تر 86 /0 متر ( 34 اينچ) مي باشد.

هواپيماي با محور زوج مركب : فاصله مذكور در مورد اين نوع هواپيما بدين شرح است كه براي هواپيماهاي سبك فاصله چرخها 51 / 0 متر ( 20 اينچ) و فاصله محورهاي مركب 14/1 متر ( 45 اينچ) براي هواپيماهاي سنگين فاصله چرخهای زوج 76/0 متر ( 30 اينچ) و فاصله محورهاي مركب 4/1 متر ( 55 اينچ) مي باشد.

هواپيماي بدنه پهن : هواپيماهاي بدنه پهن مانند L-1011 , DC-10  ، 747 B -

با توجه به اختلافات زيادي كه د روزن كل، شكل محورها و چرخهاي آنها وجود دارد، براي هركدام منحنيهاي طرح جداگانه اي تنظيم شده است.

هواپيما با محور زوج مركب سه تايي: هواپيماهايي مانند 777 B- و 380 A- داراي محور زوج مركب سه تايي هستند .

فشار باد چرخها بين 200 - 75 پاوند بر اينچ مربع است ( 516 تا 1380 كيلو پاسكال) و با توجه به نوع محور و وزن ناخالص هواپيما متغير است. اين نكته قابل توجه است كه فشار باد چرخ تأثير بسيار كمتري نسبت به وزن ناخالص هواپيما تنشهاي ايجاد شده در روسازي دارد و حداكثر فشار فرضي 200 پاوند بر اينچ مربع را با اطمينان مي توان در نظر گرفت.

 

 

2-2- وضعيت حجم ترافيكي

تعداد متوسط پرواز ساليانه جهت طرح روسازي امري ضروري است. طبق بررسي هاي بعمل آمده عبور مكرر هواپيماها با سرعت كم شديدترين باري است كه روسازي فرودگاه تحمل مي كند. آثار تمام ترافيك بايد به كمك هواپيماي طرح محاسبه گردد. براي اين كار بايستي نخست تمامي هواپيماها را با توجه به نوع آرايش چرخها به هواپيماي طرح تبديل كرد.

 

 

3-2- تعيين هواپيماي مبناي طرح

در پيش بيني تعداد پروازهاي ساليانه ، انواع هواپيماها با تعداد پروازهاي متفاوت وجود دارند. هواپيماي مبناي طرح بايد طوري انتخاب شود كه بزرگترين ضخامت روسازي را بدهد. براي اين انتخاب ابتدا ضخامت روسازي مورد نياز براي هر نوع از هواپيماهاي پيش بيني شده با تعداد پرواز ساليانه پيش بيني شده مربوط به آن محاسبه شده و هر نوع از اين هواپيماها كه بيشترين ضخامت را موجب شود، بعنوان هواپيماي مبناي طرح روسازي انتخاب مي شود. نكته قابل توجه در اينجا اين است كه هواپيماي مبناي طرح روسازي لزوماً سنگين ترين هواپيماي پيش بيني شده نيست.

4-2- بارگذاري روسازي

در طرح روسازي لازم است كه پس از انتخاب هواپيماي مبناي طرح با توجه به رابطه زير ساير انواع هواپيماها به تعداد معادل هواپيماي مبناي طرح تبديل گردد.

شکل 12 –   نحوه قرارگیری چرخهای هواپیماهای مختلف

 

5-2- تعيين ضريب عكس العمل خاك بستر براي روسازي صلب

علاوه بر بررسي خاكها و آناليز و طبقه بندي لايه سابگريد، تعيين ضريب عكس العمل K براي طراحي لازم است. ضريب بايستي براي مصالحي كه در زير روسازي بتني قرار مي گيرند، محاسبه مي شود. به هرحال توصيه مي گردد كه اين ضريب براي بسترروسازي محاسبه و براي زيراساس تصحيح گردد.

6-2- مناطق بحراني و غير بحراني

در منحني هاي طرح ارائه شده ضخامت بدست آمده از منحني ها معادل ضخامت مناطق بحراني مي باشد (T) . براي مناطق غير بحراني ضخامت T 9/0براي دال اعمال مي گردد. براي سطوح انتقال و مناطق كاهش ضخامت روسازي، تغييرات در ضخامت دال بتني صورت خواهد گرفت. در مناطقي كه ضخامت دال بتني متغير است، ضخامت زيراساس بايد بگونه اي باشد كه زهكشي سطح بستر را بخوبي انجام دهد.

 

7-2- درزبندي در روسازيهاي بتني

تغييرات درجه حرارت و رطوبت باعث تغييرات حجمي در دالها و در نتيجه باعث جمع شدگي بعلت وجود تنشهاي كنترل نشده مي گردد. بمنظور كاهش تاثيرات اين تنشها و حداقل نمودن تركها، لازم است روسازي بتني به قطعات جداگانه بصورت دالهاي مجزا با درزبندي مشخصي تبديل گردد. اين دالهاي مجزا در حالتي كه فولاد گذاري نشده، بايستي حتي الامكان بصورت مربع شكل باشند.

 

مثال 2 - مطلوبست طراحی فرودگاهی با فرضیات زیر :

- مقاومت خمشی بتن برابر psi 650

- وزن ناخالص هواپیمای مورد نظر  برابر 60000 پاوند می باشد .

- مقاومت بستر k برابر 100 می باشد .

- تعداد پرواز سالیانه برابر 6000 می باشد .

ضخامت روسازی بتنی را را با استفاده از روش FAA بدست آورید .

گام اول : با استفاده از ستون نمودار مقاومت مجاز را پیدا کرده و از آن یک خط افقی رسم می نمائیم تا به k مورد نظر برسیم .

 

شکل 13 –   منحنی های مربوط به مثال روش FAA

شکل 14 –   منحنی های مربوط به مثال روش FAA

 

گام دوم : پس از یافتن K مورد نظر ، با داشتن وزن ناخالص هواپیما بطور قائم روی منحنی ها حرکت کرده تا به وزن ناخالص برسیم و سپس از آن خطی افقی به سمت راست رسم می نمائیم تا با توجه به تعداد پرواز سالیانه ، مقدار ضخامت روسازی بدست آید .

 

شکل 15 –   منحنی های مربوط به مثال روش FAA

 

شکل 16 –   منحنی های مربوط به مثال روش FAA

 

ضخامت بدست آمده برابر 90/10 اینچ می باشد .

 

 

 

 

 

 

مثال 3 - مطلوبست طراحی فرودگاهی با فرضیات زیر :

الف برای هواپیمای با چرخ منفرد به وزن ناخالص 60 هزار پاوند و تعداد پرواز سالیانه برابر 6000 پرواز

ب - برای هواپیمای با چرخ دوتایی به وزن ناخالص 120 هزار پاوند و تعداد پرواز سالیانه برابر 3000 پرواز

گام اول : برای حل این مسئله باید مقاومت خمشی بتن و ضریب عکس العمل خاک بستر (K) را داشته باشیم .

نتایج آزمایشات انجام شده بر روی 12 نقطه از خاک بستر به شرح اعداد زیر می باشد :

1/3 و 8/4 و 7/3 و 1/3 و 5/3 و 8/3 و 8/3 و 3/3 و 3/4 و 0/4 و 8/2 و 0/4 

برای انتخاب CBR مطلوب توصیه می شود میانگین اعداد بدست آمده را منهای انحراف معیار کرده و مقدار CBR بدست می آید .

53/3 = میانگین

53/0  =  انحراف معیار

3 = انحراف معیار - میانگین

 

برای 3 = CBR از طریق جدول زیر ضریب عکس العمل بستر را به دست می آوریم .

 

شکل 17 –   جدول مربوط به تعیین ضریب k از روی CBR

 

برای قسمت الف مسئله هواپیمای با چرخ منفرد داریم :

مقاومت خمشی بتن 650 پاوند بر اینچ مربع

ضریب K بستر برابر 100 پاوند بر اینچ مکعب

6  اینچ مصالح دانه ای به اضافه 6  اینچ لایه متراکم شده

وزن ناخالص 60 هزار پاوند

 تعداد پرواز سالیانه برابر 6000 پرواز

شرایط لازم برای زیر اساس :

- حداقل ضخامت مورد نیاز زیر سیستم روسازی 4 اینچ می باشد به جز در زمینهای شنی

- اگر وزن ناخالص هواپیما از 100 هزار پاوند بیشتر شود نیاز به زیر اساس تثبیت شده می باشد .

مقدار ضریب K موثر :

- زیر اساس باعث اصلاح میزان  K می گردد و آن را با توجه به جنس سایر لایه ها تغییر می دهد .

در ادامه نمودار هایی جهت اصلاح مقدار K برای مصالح دانه ای و مواد تثبیت شده آورده شده است .برای شن و ماسه ساحلی با PI < 6    مطابق نمودار ذیل عمل می کنیم .

 

شکل 18 –   جدول مربوط به تعیین ضریب k اصلاح شده برای شن و ماسه ساحلی

و برای برای سنگدانه های شکسته خوب دانه بندی شده از جدول زیر استفاده می کنیم .

شکل 18 –   جدول مربوط به تعیین ضریب k اصلاح شده برای سنگدانه های شکسته خوب دانه بندی شده

 

برای تعیین اثر زیر اساس تثبیت شده روی ضریب عکس العمل بستر (K) از نمودار زیر استفاده می کنیم و آن را با توجه به بیشترین مقدار K بدست آمده از دو حالت قبل (K=157) حساب می کنیم .

شکل 19 –   جدول مربوط به تعیین اثر زیر اساس تثبیت شده روی ضریب k

با استفاده از نمودار های مراحل قبل میزان ضریب K اصلاح شده برابر 280 بدست آمد . حال با استفاده از نمودار بعد و از طریق درونیابی این مقدار را پیدا کرده و ستون عمودی مقدار مقاومت خمشی بتن را برابر 650 می گیریم و به منحنی 280 خطی افقی رسم می کنیم . و از نقطه بدست آمده خطی قائم رسم میکنیم تا منحنی مربوط به وزن ناخالص 60 هزار پاوند را قطع کند . و سپس از نقطه بدست آمده خطی افقی به ستون مربوط به تعداد پرواز سالیانه برابر 6000 رسم کرده و ضخامت روسازی برابر 63/9 اینچ  بدست می آید .

 

 

K= 280

63/9 اینچ

شکل 20 –   منحنی های مربوط به تعیین ضخامت روسازی صلب به روش FAA

پس از پایان مراحل طراحی برای قسمت الف مسئله نتایج زیر بدست آمده است :

  • هواپیمای با چرخ منفرد
  • مقاومت خمشی بتن 650 پاوند بر اینچ مربع
  •  ضریب عکس العمل بستر  K=100  و مقدار اصلاح یافته آن  K=280  می باشد .
  • وزن ناخالص 60 هزار پاوند
  • تعداد پرواز سالیانه برابر 6000 پرواز

ضخامت روسازی برابر 63/9 اینچ می باشد .

برای قسمت ب مسئله هواپیمای با چرخ زوج داریم :

مقاومت خمشی بتن 650 پاوند بر اینچ مربع

 ضریب عکس العمل بستر  K=100  و مقدار اصلاح یافته آن  K=280  می باشد .

6  اینچ مصالح دانه ای به اضافه 6  اینچ لایه متراکم شده

وزن ناخالص 120 هزار پاوند

 تعداد پرواز سالیانه برابر 3000 پرواز

 

شکل 21 –   منحنی های مربوط به تعیین ضخامت روسازی صلب به روش FAA

 

 

 

 

 

 

 

3- طراحي روسازي  صلب فرودگاه به روش لايه هاي ارتجاعی

روشي كه در اين قسمت ارائه مي گردد يك روش طراحي است كه بر مبناي تجزيه و تحليل لايه هاي الاستيك، به منظور محاسبه ضخامت روسازي عوامل ميدان پرواز است. تئوري طراحي لايه هاي الاستيك براي در نظر گرفتن تأثير تركيب چر خها و محور هاي جديد مانند چرخهاي زوج مركب سه تايي است 380 - A[17] و  777 – B [18] نمونه هايي از هواپيماهايي هستند كه داراي چنين چر خ هايي مي باشند. چر خهاي زوج مركب سه تايي از نظر بارگذاري روسازي داراي شرايط و ساختاري فراتر از روشهاي قبلي طراحي روسازي هستند. روشهاي قبلي داراي محدوديت هايي براي در نظر گرفتن چر خهاي جديد مي باشند. اين روش طراحي بسيار دقيق و بصورت يك برنامه كامپيوتري بنام [19]  "LEDFAA"  مورد استفاده قرار مي گيرد.

 

1-3- تركيب ترافيك هواپيماها :

نرم افزار "LEDFAA" بگونه اي طراحي شده است كه در آن بايد تركيب ترافيك هواپيماهاي مختلف مورد استفاده قرار گيرد. اگر براي طراحي, يك هواپيما مورد استفاده قرار گيرد، يك پيام اخطار از جانب نرم افزار صادر خواهد شد كه نشا ن دهنده معرفي فهرست غيراستاندارد هواپيما به برنامه كامپيوتري مي باشد. نيازي به مشخص كردن يك هواپيما به عنوان هواپيماي مبناي طرح در اين برنامه نمي باشد. اين برنامه تأثيرات تخريبي هر يك از هواپيماها را در تركيب انواع هواپيماها مشخص مي كند.

 

2-3- مفروضات طراحي روسازي :

تفاوتهاي مشخصي بين سایر روشهای ارائه شده توسط سازمان هوانوردی و روش ارائه شده در برنامه "LEDFAA"  وجود دارد كه بشرح زيرمي باشد:

الف - دوره طرح : روش ارائه شده در سایر روشها برمبناي دوره طرح 20 ساله است، اما در برنامه كامپيوتري دوره هاي طرح كوتاهتر نيز مي تواند مورد استفاده قرارگيرد.

ب- تركيب ترافيك : همانطور كه در قسمتهای بعدی توضيح داده شد، تركيبهاي ترافيك متفاوتي در روش طراحي لايه هاي الاستيك مورد استفاده قرار مي گيرد. در روش طراحي فصل سوم تركيب ترافيك بايد به يك هواپيماي منفرد تبديل شده و كل تعداد پرواز ساليانه به تعداد پرواز معادل ساليانه هواپيماي طرح تبديل شود. هواپيماي طرح هواپيمائي است كه بيشترين ميزان صدمه را براساس وزن كل پيش بيني شده و تعداد پرواز ساليانه بوجود مي آورد. در برنامه طراحي لايه هاي الاستيك تركيب ترافيك تبديل نمي شود و در عوض ميزان صدمه وارد شده از طرف هر يك از هواپيماها بررسي و اندازه گيري مي شود. در نهايت ضخامت روسازي به نحوي انتخاب مي شود كه مقاومت مناسب در مقابل جمع ميزان صدمات را داشته باشد. برنامه "LEDFAA" موقعيت قرارگيري محور اصلي هر هواپيما را نسبت به خط محور روسازي در نظر مي گيرد. همچنين اين برنامه ميزان صدمه وارده از جانب يك هواپيماي خاص را نسبت به هواپيماي ديگر تفكيك مي كند.

ج - قابليت اطمينان طرح : ميزان قابليت اطمينان طرح در مورد دو روش ارائه شده تقريباً در يك حد و اندازه مي باشد.

د- مصالح : در روش طراحي لايه هاي الاستيك ، مصالح روسازي با ضخامت ، مدول الاستيك و ضريب پواسون مشخص مي شوند. ضخامت لايه ها در صورتي مي تواند متغير باشد كه ضخامت حداقل مورد نياز را دارا باشند. مدول الاستيك با توجه به نوع مصالح مي تواند ثابت يا متغير باشد.

ه- حداقل ضخامت لايه : طراحي به روش لايه هاي الاستيك حداقل ضخامت مورد نياز را مستقيماً كنترل نمي كند و براي اين كار باید طبق مراحل طراحی روسازی عمل شود .

 

3-3- طرح روسازي صلب به روش LEDFAA :

طراحي روسازي صلب فقط در حالت ترك خوردگي دال بتني انجام مي گيرد. گسيختگي لايه هاي زيراساس و بستر روسازي در نظر گرفته نمي شود. محدود كردن و كنترل ميزان تنش افقي در زير سطح روسازي بتني از بروز ترك در آن جلوگيري مي كند . برنامه "LEDFAA" تعيين ضخامت را تا زماني كه مقدار ضريب تجمعي صدمه [20](CDF ) معادل يك شود تكرار مي كند. زماني كه مقدار CDF معادل يك شود، مقطع روسازي بدست آمده شرايط فني مناسب را دارا خواهد بود. این ضریب نشان دهنده میزان خسارات ناشی از ترافیک بر روی روسازی می باشد و به ما این امکان را می دهد تا هواپیما بیشترین حد مجاز به روسازی نیرو وارد کند .

اگر CDF<1 باشد یعنی مقداری از عمر روسازی باقی مانده و روسازی دچار خستگی و صدمات وارده  نشده است .

اگر CDF=1 باشد از تمام عمر مفید روسازی استفاده شده است و طراحی تا مرز صدمه به روسازی صورت گرفته است .

اگر CDF>1 باشد عمر مفید روسازی پایان یافته و روسازی دچار خرابی شده است و در طراحی باید تجدید نظر شود .

 

4-3- مشخصات و جنس لایه ها در سیستم لایه های ارتجاعی :

الف-  رويه روسازي بتني: حداقل ضخامت رويه بتني بايد معادل 152 ميليمتر ( 6 اينچ) باشد.

ب- لايه زيراساس: زمانيكه طراحي به روش لايه هاي الاستيك انجام مي شود، زيراساس بايد حداقل شرايط مناسب برای اساس رویه های بتنی را داشته باشد .

ج- لايه زيراساس تثبيت شده: در زير روسازي بتني كه توسط هواپيما هاي با چرخ زوج مركب سه تايي مورد استفاده قرار مي گيرد بايد از مصالح تثبيت شده استفاده كرد. حداقل ضخامت لايه زيراساس 102 ميليمتر ( 4 اينچ) است. در طرح روسازي ممكن است از ضخامت بيشتر زيراساس نيز استفاده شود. قرار گيري لايه ها بايد بنحوي باشد كه بصورت ساندويچي قرار نگيرند.

د-  بستر روسازي: ضخامت بستر روسازي نامحدود است و توسط يك مدول يا ضريب k معرفي مي گردد. برنامه كامپيوتري ضريب k را با استفاده از رابطه لگاريتمي E=1.425+1.284logK به مدول الاستيسيته تبديل مي كند. شرايط تراكم بستر روسازي وخاكريزها بايد مطابق موارد استانداردهای مربوطه باشد.

 

 

 

4- طراحی روسازی صلب فرودگاه به روش تبدیل LCN

(Load Classification Number)

در طراحی روسازی صلب فرودگاه به روش LCN انواع بارهای وارده از طرف هر یک از انواع هواپیماها دسته بندی شده است و و جداول مخصوص آن ارائه شده است . جهت طراحی این نوع روسازی باید شعاع صلبیت (L) و ضریب LCN را داشته باشیم .و طراحی را بر مبنای آن با استفاده از نمودار ها یا فرمولهای ارائه شده انجام دهیم .

 

شکل 22 –   جدول مربوط به طراحی روسازی صلب به روش LCN

همچنین از رابطه زیر هم می توان ضخامت روسازی صلب را به این روش محاسبه نمود .

در این رابطه :

E = مدول الاستیسیته

K = مدول بستر بر حسب پاوند بر اینچ مربع

d = ضخامت روسازی صلب بر حسب اینچ

µ = ضریب پواسون که برابر 15/0 فرض می شود .

l = شعاع صلبیت

 

مثال 4- روسازی صلب فرودگاهی را با شعاع صلبیت 38 و میزان 87 = LCN  و با در نظر گرفتن ماکسیمم وزن مجاز و وزن وارده بر چرخهای اصلی هنگام برخاستن برابر 550 هزار پاوند ، برای حالتی که فشار باد چرخهای اصلی برابر 215 پاوند بر اینچ مربع می باشد طراحی کنید .

 

با استفاده از منحنی های ارائه شده میزان شعاع صلبیت آن برابر 38 می باشد ، با داشتن این عدد و با استفاده از جدول یا رابطه می توانیم میزان ضخامت روسازی صلب را بدست آوریم .

شکل 23 –   منحنی های مربوط به طراحی روسازی صلب به روش LCN

 

با استفاده از منحنی ها میزان شعاع صلبیت برابر 38 می باشد . با داشتن این عدد و با استفاده از جدول یا رابطه می توانیم با داشتن K ، میزان ضخامت روسازی صلب را بدست آوریم .

 

 

 

 

 

 

 

 

5- طراحی روسازی صلب فرودگاه به روشACN/PCN

در این قسمت نحوه بدست آوردن ACN بیان شده است که جهت طراحی روسازی به این پارامتر نیاز می باشد . در این روش وزن ناخالص هواپیما و طبقه بندی مقاومت خاک بستر باید معلوم باشد . و با توجه به وزن ناخالص و منحنی های مربوط به طبقه بندی خاک بستر ، میزان ACN بدست می آید .

طبقه بندی خاک بستر به شرح زیر می باشد :

مثال 5- مقدارACN را برای یک نوع هواپیما با وزن ناخالص 600 هزار پاوند و بستر از نوع B (بستر با مقاومت متوسط) بدست آورید .

مقدار ACN بدست آمده برابر 49 می باشد .

6- طراحی روسازی های بلوک بتنی فرودگاه

تاریخ استفاده از روسازی بلوکی به راه های ساخته شده در امپراطوری روم و ایران برمی گردد. ورود رویه های بتنی ازنوع بلوک های قفل شونده به آمریکای شمالی درسال 1970 میلادی بوده است. درآمریکا این رویه ها را به طور موفقیت آمیز درتعدادی از مناطق مسکونی، تجاری، تسهیلات شهری نظیر پیاده روها و خیابان ها، بنادر و فرودگاه ها به کاربرده شده است.

 

1-6- اجزاء روسازی بلوکی

اجزاء یک نمونه از روسازی بلوکی را در شکل 24 می توان دید.

 

شکل 24-  اجزاء روسازی بلوکی.

 

1-1-6-  بلوک های بتنی

بلوک های مورد استفاده در روسازی بلوکی بایستی تمام خواص مهندسی را ازدیدگاه مقاومت و تراکم پوشش دهد و همچنین اسلامپ بتن مصرفی برای ساخت بلوک های روسازی تحت بارهای سنگین باید صفر باشد. بلوک های بتنی یکی از اجراء اصلی رویه در این سیستم روسازی می باشد که می تواند شکل های متنوعی داشته باشد که انواع شکل های آن در قسمت های بعد به تفصیل بیان شده است. مشخصات کامل بلوک ها درASTM C936  آمده است.

2-1-6- ماسه موجود درمفاصل

ماسه موجود درمفاصل نیز همانند بلوک،جزء اصلی رویه دراین سیستم روسازی است و باید دارای کیفیتی بالا بوده و درداخل مفاصل بین بلوک ها که عرضی برابر با 2 الی 4 میلی متر دارند را پر نمایند.

3-1-6- ماسه بستر ساز

ماسه بستر ساز لایه ای است که بین رویه بلوکی و سطح اساس قرار می گیردکه هدف ازاجرای این لایه فراهم آوردن سطحی صاف به منظور دریک تراز قراردادن بلوک ها و ایجاد پدیده در هم قفل شدگی می باشد.  به طور کلی از خاصیت مقاومتی ماسه بستر ساز صرف نظر می شود.

4-1-6- سایر اجزای روسازی بلوکی

 نظیر اساس و زیر اساس در واقع همان نقشی را بر عهده دارند که در سایر روسازی های متداول بتن سیمانی و بتن آسفالتی دارا می باشند. و جنس اساس می توانند اساس تثبیت شده با قیر،سیمان یا مصالح سنگی شکسته باشند.

2-6- دلایل استفاده ازروسازی بلوکی

دلایل اینکه چرا امروزه استفاده از روسازی بلوکی گسترش زیادی پیاده کرده است را شاید بتوان تا حدی با مقایسه سایر سیستم های روسازی دریافت.

- مقایسه روسازی بلوکی با روسازی بتن سیمانی

در روسازی بتنی چه برای فرودگاه ، بندر یا راه نیازمند به ساخت بتن درحجم زیاد است. ساخت بتن دارای ظرفیت های فراوانی است و بسیاری از پارامتر ها و عوامل بایستی کنترل گردد. تا بتوان بتن خوبی را تولید نمود. در صورتی که بلوک های رویه روسازی به صورت پیش ساخته می باشد.  علاوه براین مشکلات ساخت بتن، مشکلات اجرایی آن هم وجود دارد. بدین معنی که بتن را درهر شر ایط آب و هوایی نمی توان اجرا نمود ، بلکه بایستی دریک دامنه دمای خاصی این کار صورت گیرد و این موضوع می تواند از سرعت انجام پروژه بکاهد و میلگردهای مسلح کننده نیز بایستی به طور دقیق درجای خود گذاشته شوند.

مشکلات اجرایی متراکم نمودن بتن را هم باید برسختی اجرای روسازی بتنی افزود در صورتی که به علت پیش ساخته بودن بلوک های روسازی بلوکی این مشکل حل شده است و همچنین در این نوع سیستم از هیچ نوع میلگردی به منظور مسلح کردن رویه استفاده نمی شود. اجرای روسازی بتنی و ساخت آن نیازمند به ماشین الات و تجهیزات گران قیمتی است اما ماشین آلات اجرای روسازی بلوکی بتنی در مقام مقایسه با ماشین آلات اجرای روسازی بتنی بسیار کوچکتر و ارزان ترهستند.

به غیر از مشکلات مراحل قبلی در روسازی بتنی، مرحله دشوار نگهداری و مراقبت از بتن فرا می رسد. زیرا بتن دراین مرحله بایستی به مقاومت مورد نظربرسد و در صورت غفلت و عدم دستیابی بتن به مقاومت طرح، صدمات فراوانی به روسازی در طی دوره بهره برداری وارد می شود.

در این مرحله بایستی انقباض بتن و رسیدن بتن به مقاومت مورد نظر، میزان از دست رفتگی آب بتن و عمل آوری آن به دقت کنترل شود.

ولی روسازی بلوکی ازتمام مشکلات اجرایی فوق فارغ می باشد. در روسازی بلوکی بلافاصله پس از اجرا می توان ترافیک را از روی آن عبور داد، اما این مساله تا رسیدن به مقاومت دائم بتن در روسازی های بتنی تقریبا امکان پذیر نیست. که همین موضوع سبب افزایش زمان پروژه اجرای روسازی بتنی نسبت به روسازی های بلوکی بتنی می شود.

مرمت سیستم روسازی بلوکی نسبتا آسان است، زیرا در هرجا که تخریبی سطح رویه وجود دارد تنها با تعویض بلوک ها و اجرای مجدد لایه ماسه بستر ساز تعمیر صورت می پذیرد، اما در تعمیرو نگهداری روسازی بتنی ساخت بتنی که دارای خواص کامل بتن قبلی باشد، به سادگی امکان پذیر نیست.

-  مقایسه روسازی بلوکی با روسازی آسفالتی

در روسازی آسفالتی نیاز به حرارت دادن برای گرم کردن قیر می باشد . درنتیجه موجب آلودگی هوا خواهد شد که در نهایت این موضوع بر روی محیط زیست اثر نامطلوب دارد.

همچنین پس از بحران نفتی دهه 70 میلادی و گران شدن نفت و مشتقات آن بسیاری از کشورها به سوی کاهش میزان مصرف گام بردمی دارند، پیامد این موضوع ، چراغ سبز به استفاده و توجه بیشتر به روسازی بلوکی بود. دراین نوع روسازی نیز بلافاصله پس از اجرا نمی توان ترافیک از روی آن عبور کرد. همچنین، با توجه به خاصیت ویسکو الاستیک قیر دریافت می شود که به مرور زمان، سطح روسازی دچار نشست خواهد شد که این موضوع در روسازی بنادر که بارهای نقطه ای سنگین مثل بار ناشی از پایه کانتینرها برای مدت طولانی دریک جا بایستی بمانند، بسیار حائز اهمیت است.

در صورتی که این مشکل با به کارگیری رویه های بلوکی بتن کاملا حل شده است. یک خاصیت استثنایی یک نوع روسازی بلوکی که سبب شده است مورد حمایت طرفداران محیط زیست قرار گیرد، داشتن خاصیت تصفیه آب های سطحی از گرد و خاک و مواد روغنی، زهکشی و انتقال آن به آب های زیر زمینی است.

3-6- مزایای روسازی بلوکی

  • به علت مقاومت بالای بتن ريال بلوک ها در برار دوره های یخ زدن و آب شدن ناشی از استفاده نمک در فصل زمستان، مقاوم بوده و همچنین دارای مقاومت سایشی و سرش بالایی می باشد.
  • پس از اجرای بلوک ها بلافاصله می توان ترافیک را از روی آن عبور داد.
  • یکی از مزایای منحصر به فرد سیستم روسازی بلوکی این است که مدول سختی رویه بلوکی با گذشت زمان و عبور وسایل نقلیه افزایش می یابد.

فرآیند فوق به این دلیل اتفاق می افتد که با گذشت زمان و در نتیجه افزایش تجمعی بار عبوری ترافیکی، یک عملیات تراکم درسطح رویه بلوکی صورت گرفته و در نتیجه سبب افزایش میزان قفل شدگی بلوک های بتنی نسبت به هم می شود.

این کاهش نشست یا افزایش مدول سختی معادل رویه پس از عبور10000 الی 16000 بار محور استاندارد معادل حاصل می گردد. که تنها 5/0 درصد تعداد محور عبوری کل عمر طرح روسازی بوده است

  • به علت وجود درزهای پر از ماسه که به عنوان ابزاری برای انتقال بار به کار برده می شوند، ترک های ناشی ازتنش و غیر یکنواختی به حداقل می رسد.

همانند روسازی های انعطاف پذیر آسفالتی ، مصالح دانه ای اساس با مقدار کمی نشست تطبیق داده می شوند بدون اینکه ترکی در سطح ایجاد شود.

  • هزینه های تعمیر و نگهداری کاهش می یابد. زیرا امکان مرمت قسمت های مفروش شده با بلوک های بتنی بدون ایجاد یک سطح جدید وجود دارد.
  • روسازی بلوکی بتنی به علت دارا بودن بافت و ساختار ویژه ، الگوها، رنگ ها، زیبایی منحصر به فردی را به ارمغان می آورند که در مقام مقایسه با سایر شکل های روسازی، توانایی ترکیب و هم گونی چشم گیری با محیط اطراف خود دارد.
  • نصب بلوک های روسازی با ماشین آلات زمان اجرای پروژه را کاهش می دهد.
  • دراین نوع روسازی برای تعمیر و باز سازی می توان بلوک های استفاده شده را دوباره به کاربرد که در نتیجه میزان پرت مصالح کاهش می یابد.

به طور خلاصه ، با مقایسه روسازی بلوکی با روسازی های متداول بتنی و آسفالتی به مزایای آن از قبیل سرعت اجرای بالا، عدم استفاده از ماشین آلات گران قیمت، هماهنگی با محیط زیست، عدم مشکلات ناشی از کسب مقاومت و پرداخت بتن در روسازی بتنی و مشکلات موجود زیست محیطی روسازی های آسفالتی پی برده می شود.

4-6- استفاده در روسازی فرودگاه

تسهیلات زمینی بخش لاینفک فرودگاه ها بوده که از جمله مهم ترین آنها، روسازی هستند. از آنجا که بار چرخ های هواپیما مستقیما بر روی آن اعمال می گردد، رفتار روسازی بر عملکرد ناوگان تاثیر به سزایی دارد. از سیستم روسازی بلوکی به طور گسترده در فرودگاه ها نیز به کار برده می شود، به طوری که امروزه درحدود 40 فرودگاه نظامی و تجاری ازاین نوع روسازی استفاده می نمایند. در جدول زیر فهرستی از نام کشورها، نوع تسهیلاتی که از این سیستم در آن استفاده شده و همچنین میزان استفاده از آن ذکر شده است.

جدول زیر فهرستی ازفرودگاه هایی که از سیستم روسازی بلوکی بتنی درتسهیلات مختلف استفاده نموده اند.

کشور

نام فرودگاه

نوع تسهیلات

مساحت (متر مربع)

آمریکا

فرودگاه بین المللی بوستون

پارکینگ

280

آمریکا

فرودگاه بین المللی فورت ورث دالاس

خزشگاه

24000

آمریکا

فرودگاه مک آرتور

پارکینگ

1300

آمریکا

فرودگاه سنت آگوستین

پارکینگ

4600

انگلستان

ابینگدن

محوطه سوخت گیری

14000

انگلستان

بلک پول

پارکینگ و باند پرواز هیلکوپتر

5260

انگلستان

برایز نورتن (نظامی)

پارکینگ

37000

انگلستان

کاونتری

انتهای باند پرواز

3000

انگلستان

دیش فورس(نظامی)

باند پرواز هلیکوپتر

19000

انگلستان

دانس فولد

انتهای باند پرواز

900

انگلستان

گت ویک

محدوده ایمنی باند پرواز

30600

انگلستان

هیتروی

پارکینگ

46000

انگلستان

هامبرساید

پارکینگ

4400

انگلستان

لاتن

پارکینگ

14000

انگلستان

لینهام (نظامی)

پارکینگ

6500

انگلستان

لورث هولت( نظامی)

پارکینگ

63000

انگلستان

اسکمپتون (نظامی)

پارکینگ

3300

انگلستان

اسکیلی ایزلس

پارکینگ

2000

انگلستان

ساوث همپتون

پارکینگ

30000

انگلستان

استن استد

پارکینگ

28000

انگلستان

استورت وی (نظامی)

پارکینگ

14000

انگلستان

والی (نظامی)

باند پرواز هلیکوپتر

19000

انگلستان

وود ویل (نظامی)

پارکینگ

4600

رژیم اشغالگر قدس

_________

پارکینگ

13000

استرالیا

فرودگاه کایرنز

توقفگاه هواپیمای جامبو جت

15000

استرالیا

فرودگاه کیمن براک

پارکینگ

900

امارات متحده عربی

فوجیره

خزشگاه، توقفگاه، محوطه سوخت گیری

30000

هنگ کنگ

بین المللی هنگ کنگ

پارکینگ

350000

کنیا

جوموکنیاتا

توقف گاه

56000

نروژ

کریستین سند

پارکینگ

72000

نروژ

اسلو

پارکینگ

1250

نروژ

استراونگر/ اسلو

پارکینگ و خزش گیاه

19500

مالزی

سوبانگ

توقفگاه

68000

مالزی

تراندهیم

توقفگاه

27000

نیوزلند

ولینگتون

توقفگاه

1500

جمع بر حسب متر مربع: 1015340

 

 

 

 

از جمله مزایای کاربرد این سیستم روسازی درفرودگاه کاهش هزینه تعمیرات، مقاومت بالا در برابر بارهای سنگین وارده و همچنین غیر حساس بودن نسبت به اثرات مخرب حلال های نفتی نظیر سوخت هواپیما می باشد. به عنوان مثال پس از گذشت شش هفته پس از بهره برداری از سیستم روسازی بلوکی فرودگاه بین المللی کایرنز استرالیا، در اثر یک اتفاق 6500 لیتر سوخت هواپیما بر روی سطح روسازی پاشیده شد که هیچ اثر مخربی روی سطح روسازی مشاهده نگردیده، در صورتی که اگرهمین اتفاق برای روسازی آسفالتی پیش می آمد ضرورت داشت که سطح مذکور به مدت یک ماه غیرعملیاتی باشد تا آسفالت مقاومت قبلی خود را باز یابد.

استفاده ازاین نوع روسازی از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه می باشد زیرا هزینه ساخت روسازی های بلوکی فرودگاه به میزان 10 الی 20 درصد ارزان تر از روسازی بتنی می باشد.

 

5-6- مصالح روسازی بلوک بتنی فرودگاه

در این قسمت مشخصات لازم اجزاء اصلی این سیستم روسازی برای فرودگاه بیان می شود.

1-5-6- بلوک بتنی

بلوک های بتنی جهت استفاده درفرودگاه ها طبق آیین نامه روسازی بلوکی آمریکا بایستی دارای حداقل مقاومت فشاری 55 مگاپاسکال و طبق آئین نامه روسازی بلوکی کانادا 50 مگا پاسکال باشد. بلوک های بتنی بایستی دوام و مقاومت کافی در برابر حرارت زیاد خارج شده از موتور هواپیماهای جت را دارا باشند.

2-5-6- ماسه مفاصل

دانه بندی ماسه مفاصل طبق آیین نامه روسازی بلوکی فرودگاه کانادا و انگلستان درجداول زیر بیان شده است.

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2- دانه بندی ماسه مفاصل طبق آیین نامه روسازی بلوکی فرودگاه کانادا

اندازه الک

درصد رد شده

5 میلی متر

100

5/2 میلی متر

100-95

25/1 میلی متر

100-60

600 میکرومتر

80-35

300 میکرومتر

50-15

150 میکرومتر

15-2

 

 

جدول 3- دانه بندی ماسه مفاصل طبق آیین نامه روسازی بلوکی فرودگاه انگلستان.

اندازه الک

درصد رد شده

36/2 میلی متر

100

18/1 میلی متر

100-95

600 میکرومتر

100-55

300 میکرومتر

50-15

150 میکرومتر

15-0

75 میکرومتر

3-0

 

 

3-5-6- ماسه بستر ساز

دانه بندی ماسه بستر ساز برای روسازی های بلوکی فرودگاه کشورهای مختلف درجداول 4 ، 5 و6 ارائه گردیده است.

 

 

 

 

 

جدول 4- دانه بندی ماسه بستر ساز برای روسازی های بلوکی فرودگاه مطابق با ایین نامه آمریکا

اندازه الک

درصد رد شده

5/9 میلی متر

100

75/4 میلی متر

100-95

36/2 میلی متر

100-80

18/1 میلی متر

85-50

60 میکرومتر

60-25

300 میکرومتر

30-10

150 میکرومتر

10-2

75 میکرومتر

2-0

 

 

جدول 5- دانه بندی ماسه بستر ساز برای روسازی های بلوکی فرودگاه مطابق با آیین نامه کانادا

اندازه الک

درصد رد شده

5 میلی متر

100

5/2 میلی متر

100-95

25/1 میلی متر

100-60

600 میکرومتر

80-35

300 میکرومتر

50-15

150 میکرومتر

15-2

 

 

جدول 6- دانه بندی ماسه بستر ساز برای روسازی های بلوکی فرودگاه مطابق با آیین نامه انگلستان

اندازه الک

در مورد شده

3 میلی متر

100-90

36/2 میلی متر

100-75

600 میکرومتر

60-35

300 میکرومتر

35-8

150 میکرومتر

10-0

75 میکرومتر

1-0

 

4-5-6-لایه های اساس و زیر اساس

لایه های اساس و زیر اساس می توانند از جنس مصالح تثبیت شده با قیر (p304) و یا سیمان (p201) باشد.

در صورتی که خاک بستر طبق طبقه بندی یونیفاید GW و GP باشد آن گاه سیستم روسازی نیاز به لایه زیر اساس ندارد. همچنین با استفاده از ضرایب هم ارزی جدول 7 می توان ضخامت اساس و زیراساس را برحسب مصالح مختلف پیدا نمود.

 

جدول 7- ضرایب هم ارزی توصیه شده برای اساس و زیر اساس تثبیت شده .

نوع اساس یا زیر اساس

دامنه ضرایب هم ارزی

تثبیت شده با قیر

3/2-7/1

تثبیت شده با مخلوط سرد قیری

7/1-5/1

مخلوط درمحل

7/1-5/1

تثبیت شده با سیمان

3/2-6/1

خاک تثبیت شده با سیمان

2-5/1

سنگ دانه ای

2-4/1

زیر اساس

1

 

 

6-6- طراحی روسازی بلوک بتنی فرودگاه

طراحی ضخامت روسازی فرودگاه برمبنای وزن هواپیما می باشد. به همین منظور ضخامت لایه های روسازی را براساس حداکثر وزن برخاست هواپیما طراحی می نمایند. همچنین در فرآیندهای طراحی فرض می گردد که 95 درصد وزن هواپیما درهنگام نشست برچرخ های اصلی و 5 درصد آن به چرخ های دماغه وارد می شوند.

نوع چرخ های اصلی هواپیما و نحوه قرارگرفتن آنها، چگونگی و کیفیت توزیع تنش ناشی از وزن هواپیما را به روسازی دیکته می نماید. عملا توسعه نمودارهای طراحی برای تمامی انواع هواپیما ها غیرعملی می باشد به همین منظور نمودارهای طراحی ضخامت روسازی فرودگاه ها برحسب نوع چرخ های اصلی هواپیما که می تواند به صورت سیستم زوج چرخ، تاندوم زوج دوتایی و تاندوم زوج می باشد که فشار باد چرخ آنها بین 75 الی 200 پوند براینچ مربع (5/0 الی 4/1 مگاپاسکال یا نیوتن برملی متر مربع ) متغیر است. میزان فشار باد لاستیک هواپیما به نحوه قرارگیری چرخ ها و وزن  وارد برآنها بستگی دارد.

مطالعه ترافیک فرودگاه ها نشان می دهد که همواره طیف وسیعی از هواپیماها با وزن و سیستم چرخ های اصلی گوناگون از باند فرودگاه نشست و برخاست می نماید. به همین منظور با توجه به تعداد عملیات سالانه هر نوع هواپیما و نوع چرخ های اصلی، ضخامت لایه اساس از نمودارهای طراحی به دست می آید. هواپیمایی که نیاز به بیشترین ضخامت اساس است به عنوان هواپیمای طرح درنظر گرفته می شود. با مشخص شدن هواپیمای طراحی، سیستم چرخ های اصلی سایر هواپیماها بایستی تبدیل به سیستم چرخ های اصلی هواپیمای طرح گردد که این فرآیند از طریق اعمال ضرایب تبدیل جدول 8 صورت می گیرد.

 

جدول 8- ضرایب تبدیل سیستم چرخها به یکدیگر

تبدیل از

به سیستم

ضرایب تصحیح

یک چرخ

زوج چرخ

8/0

یک چرخ

تاندم زوج

5/0

زوج چرخ

تاندم زوج

6/0

تاندم زوج دوتایی

تاندم زوج

1

تاندم زوج

یک چرخ

2

تاندم زوج

زوج چرخ

7/1

زوج چرخ

یک چرخ

3/1

تاندم زوج دوتایی

زوج چرخ

7/1

 

 

مثال 6- ضخامت لایه های اساس و زیراساس سیستم روسازی بلوکی بتنی یک فرودگاه را با توجه به مشخصات خاک بستر و نوع و تعداد عملیات هواپیمای داده شده درذیل طراحی نمایید.

مشخصات خاک بستر: سی بی آر برابر با 4 درصد و جنس آن رس با قابلیت تورم زیاد که درسیستم طبقه بندی خاک به روش اشتو 6-7-A و در سیستم طبقه بندی یونیفاید CH می باشد.

تعداد عملیات برخاست سالانه :1200 عملیات و یا کمتر

نوع هواپیما : بوئینگ 747 اس- آر که وزن وارد بر چرخ های اصلی آن 600 هزار پوند می باشد.

 

حل : همان طور که قبلا بیان شد چون خاک داده شده طبق طبقه بندی یونیفاند GW و یا GP نیست، در نتیجه لایه زیر اساس نیاز می باشد.

با رجوع به نمودار شکل زیر مقدار کل ضخامت اساس و زیر اساس مشخص می شود که برابر با 46 اینچ یا 117 سانتی مترمی شود.

 

               

 

حداقل ضخامت لایه اساس از شکل تعیین می گردد. به این صورت که ضخامت به دست آمده از نمودار 5-12را روی محور عمودی نمودار شکل 5-4 یافته و با توجه به سی بی آر خاک بستر، حداقل ضخامت اساس از روی محور افقی نمودار طراحی می گردد که برابر با 3/10 اینچ یا 26 سانتی متر می باشد که 25 سانتی متر درنظرگرفته می شود. از تفاضل دو عدد بدست آمده از نمودار ، ضخامت زیر اساس محاسبه می شود.

در نتیجه ضخامت هر لایه این سیتم روسازی برابر است با :

ضخامت (سانتی متر)

نوع لایه

8

ضخامت بلوک بتنی

3

ضخامت ماسه بستر ساز

25

اساس تثبیت شده

92

زیر اساس

131

کل ضخامت روسازی

 

 

 

 

مثال 7-  سیستم روسازی بلوکی برای فرودگاهی که نوع و مشخصات هواپیماهای عملیات کننده آن در ذیل بیان شده است و مقاومت CBR=6% است، طراحی نمایید.

 

نوع هواپیما

نوع چرخه های اصلی

عملیات برخاسته سالانه

حداکثر وزن چرخ های اصلی درحالت برخاست(پوند)

بوئینگ200-727

زوج چرخ

3000

190500

بوئینگ200-737

زوج چرخ

1200

115500

بوئینگ 100-747

تاندم زوج دوتایی

1200

600000

 

 

 

 

 

 

 

 

حل :

ابتدا به منظور مشخص نمودن هواپیمای طراحی، کل ضخامت اساس و زیر اساس مورد نیاز را از روی نمودارهای طراحی پیدا می کنیم که خواهیم داشت:

 

نوع هواپیما

عملیات برخاسته سالانه

کل ضخامت اینچ(سانتی متر)

بوئینگ 200-727

3000

(44/91)36

بوئینگ 200-737

1200

(96/60)24

بوئینگ 100-747

1200

(9/88)35

 

با توجه به ضخامت های به دست امده از نمودارها مشاهده می شود که به علت اینکه ضخامت اساس و زیراساس مورد نیاز برای هواپیما بوئینگ 200-727 بیشترین مقداراست در نتیجه این هواپیما، هواپیمای طرح می باشد.

از آنجا که سیستم چرخ های اصلی هواپیمای بوئینگ 200-727 زوج چرخ می باشد، بایستی تمام سیستم چرخ های اصلی سایر هواپیما به این سیستم چرخ تبدیل گردد که تبدیلات انجام شده در ادامه نشان داده شده اند.

نوع هواپیما

تعداد عملیات معادل سیستم چرخ دوتایی

بارچرخ(پوند)

بار چرخ طراحی (پوند)

تعداد عملیات معادل هواپیمای طرح

بوئینگ 200-727

3000

45240

45240

3000

بوئینگ 200-737

1200

27430

45240

250

بوئینگ 100-747

2040

35625

45240

865

 

با توجه به تعداد کل عملیات معادل هواپیمای طرح به دست آمده و نوع سیستم چرخ های اصلی ان، ضخامت اساس و زیراساس مورد نیاز را از نمودار می یابیم که برابر با (8/939) 37 اینچ(میلی متر) می باشد.

با استفاده از نمودار با استفاده از کل ضخامت طراحی شده و CBR بستر مقدار حداقل ضخامت اساس را از روی منحنی پیدا می کنیم که برابر با (2/330) 13 اینچ (میلی متر) می شود. در نتیجه ضخامت های لایه های مختلف سیستم روسازی بلوکی طراحی شده عبارت است از:

اینچ(میلی متر)                       3¼(80) : بلوک بتنی

اینچ(ملی متر)                      1¼(30) : ماسه بستر ساز

اینچ(ملی متر)                        13(330/2): لایه اساس

اینچ(میلی متر)                       37-13=24(609/6) : زیر اساس دانه ای

لایه های اساس و زیر اساس می تواند از جنس مصالح مختلفی باشد، به عنوان مثال در صورتی که از زیر اساس تثبیت شده با سیمان استفاده نمائیم با استفاده از ضرایب هم ارزی جدول 5-7 ضخامت زیر اساس تصحیح می گردد. درنتیجه خواهیم داشت:

ا اینچ(میلی متر)                       3¼(80) : بلوک بتنی

اینچ(ملی متر)                      1¼(30) : ماسه بستر ساز

اینچ(ملی متر)                        13(330/2): لایه اساس

اینچ(میلی متر)                       : ضخامت زیراساس تثبیت شده با سیمان

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


[1] - Rigid

[2] - Flexible

[3] - Composite

[4] -Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP)

 

[5]-  Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP)

 

[6]-  Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP)

 

[7]-  Pre-stressed Concrete Pavements (PCP)

 

[8]-  Concrete Block Pavement

 

[9]-  roller compacted concrete pavement (RCCP)

[10] - Portland Cement Association Design Method

[11] - Federal Aviation Administration

[12] - Layerd Elastic Design

[13] - Load Classification Number

[14] - Aircraft Classification Number

[15] - MAIN GEAR

[16] - NOSE GEAR

[17] -  Air Bus 380

[18] - Boeing -777

[19]-   Layerd Elastic Design Federal Aviation Administration

 

[20]- Cumulative damage factor