برگشتن به عمران

دانلود پایان نامه ارشد : تحليل روسازي انعطاف پذير

۵,۲۰۰ تومان

Continue Shopping
دسته: برچسب: , , , , , , , , , , , , ,

توضیحات

دانلود پایان نامه ارشد : تحليل روسازي انعطاف پذير

113ص

 

فهرست عناوين

عنوان                                                               صفحه

فصل اول ـ مروري بر انواع روسازي……………………………………………….. 16……..

1-1- مقدمه……………………………………………………………………………………… 17

1-2- تأثير بارگذار و عوامل جوي بر سيستم روسازي…………………………………… 17

1-3- عوامل مؤثر در طرح روسازي‌ها………………………………………………………. 20

1-4- روسازي‌هاي انعطاف‌پذير……………………………………………………………… 21

1-5- خلاصه و نتيجه‌گيري…………………………………………………………………… 22

فصل دوم : كاهش عمر روسازي هاي انعطاف پذير در اثر تغييرات شرايط چسبندگي بين لايه ها با توجه به كرنش قائم روي خاك بستر ……………………………………………………………. 23

1- مقدمه …………………………………………………………………………………… 24

2- تاثير بارهاي افقي و اصطكاك بين لايه اي به عمر روسازي ها……………….. 25

3- تحليل نظريه تاثير شرايط بين لايه اي ……………………………………………… 26

4- انتخاب مدل و روش تحليل………………………………………………………….. 29

4-1 –  مدل هندسي روسازي…………………………………………………………… 29

4-2 – بارگذاري………………………………………………………………………….. 31

4-3 – مدل تعيين عمر روسازي ها …………………………………………………….. 33

5- تحليل تاثير شرايط بين لايه اي مختلف بر روي عملكرد روسازي ……………. 33

5-1- تاثير اجراء ضعيف اندود تك كت ( حالت اجرايي)………………………… 34

عنوان                                                               صفحه

5-2- تاثير كاهش اجراء ضعيف اندود پريمكت ( حالت 3 اجرايي)…………….. 35

5-3- تاثير اجراي نامناسب اندودهاي بين لايه اي ( حالت 4 اجرايي)…………… 37

6- خلاصه و نتيجه گيري………………………………………………………………… 39

فصل سوم: روش‌هاي تحليل روسازي‌هاي انعطاف‌پذير………………………. 41

3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………… 42

3-2- حل سيستم‌هاي لايه‌اي با استفاده از تئوري چند لايه‌اي………………………….. 42

3-1-1- معادلات پايه………………………………………………………………………… 44

3-2-2- شرايط مرزي و پيوستگي………………………………………………………….. 47

3-3- حل سيستم‌هاي لايه‌اي با استفاده از روش اجزاء محدود………………………… 50

3-4- مقايسه روش چند لايه‌اي با روش اجزاء محدود…………………………………… 55

3-5- خلاصه و نتيجه‌گيري…………………………………………………………………… 58

فصل چهارم: بررسي نر‌م‌افزار Kenlayer جهت تحليل روساز‌ي‌هاي انعطاف‌پذير

4-1- تئوري نرم‌افزار…………………………………………………………………………… 61

4-1-1- سيستم چند لايه‌ي الاستيك:……………………………………………………… 61

4-1-2- Super Position و تعيين پاسخ‌ها…………………………………………… 62

4-1-2-1- تجزيه تنش‌ها به مولفه‌ها x و Y……………………………………………… 64

4-1-2-2- محاسبه تنش‌هاي اصلي ………………………………………………………. 65

4-1-2-3- محاسبه كرنش بحراني…………………………………………………………. 65

4-1-3- آناليز خرابي (Damage Anaysis)………………………………………… 66

عنوان                                                               صفحه

4-1-3-1- معيار بحراني شكست ترك كششي…………………………………………. 66

4-1-3-2- معيار بحراني شكست تغيير شكل حداكثر………………………………….. 67

4-1-3-3- محورهاي چندگانه…………………………………………………………….. 68

4-1-4- لايه‌هاي غيرخطي…………………………………………………………………… 70

4-1-4-1- مصالح دانه‌اي……………………………………………………………………. 70

4-1-4-1- تقسيم لايه به تعدادي زير لايه………………………………………………… 72

4-1-4-1-2- انتخاب نقطه مناسب جهت طراحي……………………………………… 72

4-1-4-2- مصالح ريزدانه…………………………………………………………………… 74

4-1-4-3- نقطه تنش براي لايه غيرخطي………………………………………………… 77

4-2- نكات فني راجع به Kenlayer…………………………………………………….. 79

4-2-1- اطلاعات عمومي نرم‌افزار………………………………………………………….. 79

4-2-1-1- مصالح……………………………………………………………………………. 79

4-2-1-2- آناليز خرابي……………………………………………………………………… 81

4-2-1-3- تعداد بازه‌هاي زماني در هر سال……………………………………………… 81

4-2-1-4- بارها………………………………………………………………………………. 81

4-3- خلاصه و نتيجه‌گيري…………………………………………………………………… 82

فصل پنجم ـ بررسي نرم‌افزار (TUPAS) جهت تحليل روسازي‌هاي انعطاف‌پذير

مقدمه………………………………………………………………………………………………. 85

5-1- تئوري نرم‌افزار…………………………………………………………………………… 86

عنوان                                                               صفحه

5-1-1- سيستم لايه‌اي……………………………………………………………………….. 87

5-1-2- برهم نهي بارها و تعيين پاسخ‌ها………………………………………………….. 87

5-2- نكات فني………………………………………………………………………………… 89

5-3- خلاصه و نتيجه‌گيري…………………………………………………………………… 91

فصل ششم ـ مقايسه‌ي عملكرد و نتايج حاصل از نرم‌افزارهاي TUPAS و KENLAYER        

6-1- مقدمه……………………………………………………………………………………… 94

6-2- شرح چند مثال…………………………………………………………………………… 94

6-2-1- شرح مسئله با چرخ منفرد………………………………………………………….. 94

6-2-2- شرح مسئله با چرخ چندگانه………………………………………………………. 94

6-3- حل چند مثال……………………………………………………………………………. 95

6-3-1- حل مسئله 3 لايه‌اي تحت بارگذاري تك چرخ………………………………. 95

6-3-2- حل مسئله 3 لايه‌اي تحت بارگذاري ناشي از يك محور سه گانه…………. 96

6-3-3- حل مسئله 3 لايه غيرخطي ناشي از بارگذاري تك چرخ…………………… 98

6-4- آناليز حساسيت……………………………………………………………………….. 100

6-4-1- آناليز خطي………………………………………………………………………… 101

6-4-1-1- سيستم سه لايه‌اي…………………………………………………………….. 101

6-4-1-2- تاثير ضخامت لايه……………………………………………………………. 103

6-4-1-3- تاثير مدول لايه‌ها……………………………………………………………… 104

6-4-2- آناليز غيرخطي……………………………………………………………………. 106

عنوان                                                               صفحه

فصل هفتم ـ جمع‌بندي و نتيجه‌گيري………………………………………………………. 108

7-1- خلاصه…………………………………………………………………………………. 109

7-2- نتيجه‌گيري…………………………………………………………………………….. 111

7-3- پيشنهادات……………………………………………………………………………… 111

منابع و مراجع…………………………………………………………………………………… 113


چكيده

روسازي راه به دليل قدمت ديرينه‌اي كه در جهان و نيز در ايران دارد. همواره از ديرباز مورد توجه مهندسين بوده است. به تدريج و با شكل‌گيري قالب استاندارد براي روسازي‌هاي انعطاف‌پذير و صلب، لزوم تهيه برنامه‌هاي كامپوتري و تحليل عددي روسازي‌ها جهت صرف زمان كمتر و بررسي دقيق‌تر كاملاً اجتناب‌ناپذير مي‌نمود. در اين پروژه سعي بر آن بوده است كه روسازي انعطاف‌پذير آسفالتي تحت اثر بارگذاري قائم در بالاي رويه مورد بررسي قرار گرفته و توسط تئوري الاستيسيته و فرض ساده كننده روشش برميستر جهت مدل لايه‌اي، تئوري رياضي مربوط بسط داده شده و پايه‌هاي يك برنامه كامپيوتري براساس آن شكل گرفته است.

نرم‌افزارهايي كه با بهره جستن از تئوري لايه‌اي اقدام به تحليل رفتار خاك و محاسبه تنش‌ها و تغيير مكان‌ها مي‌نمايند. همگي ملزم به رعايت فرضيات و قوانين خاص تئوري لايه‌اي هستند. اين شرايط بعضاً محدود كننده ممكن است باعث تقريب‌هاي كوچك و يا بزرگي در جواب‌هاي نهايي سيستم گردد.

روسازي‌هاي انعطاف‌پذير را مي‌توان با استفاده از تئوري چند لايه‌اي برميستر تحليل كرد. عمده‌ترين فرض تئوري فوق بي‌نهايت بودن هر يك از لايه‌ها در صفحه افقي است در اين روش براي محاسبه پاسخ با توجه به فرض مهم تقارن محوري، يك تابع تنش فرض مي‌شود كه بايد معادلات ديفرانسيل سازگاري و همچنين شرايط پيوستگي و مرزي را ارضاء كند. سپس از محاسبه اين تابع تنش، مي‌توان تنش‌ها و جابه‌جايي‌ها را به دست آورد.

يافتن راه حل رياضي مناب براي تحليل روسازي، آشنايي كامل با مفاهيم و فرضيات اين روش، انتخاب مناسب پارامترها و متغيرهاي مسئله، تدوين پايه‌هاي نرم‌افزار كامپيوتري جهت ورود اطلاعات اين روش رياضي به كامپيوتر و ساختن يك محيط User friendly براي كنترل ورودي‌هاي برنامه و ايجاد امكان هر گونه توسعه آتي در پيكره نرم‌افزار اهم از مواردي است كه در اين پروژه بدان توجه شده است.

 

و من ا… توفيق

 

پيشگفتار

تحليل روسازي‌ها مسئله مهمي است كه امروز با توجه به گسترش صنعت ساختمان و راهسازي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. روش‌هاي متفاوتي براي تحليل روسازي‌ها تا به امروز ارائه شده‌اند و هر كدام به نوبه خود داراي نقاط قوت و ضعفي هستند. دو روش عمده اصلي در تحليل اين مسائل منطق تئوري لايه‌اي و  تئوري اجزاء محدود مي‌باشد. بديهي است كه استفاده از هر كدام از روش‌ها ملزم به رعايت فرضيات اوليه و شرايط خاص حاكم بر آن روش خواهد بود. آنچه در اين پروژه مورد اشاره قرار گرفته است؛ معرفي دو روش اصلي تحليل روسازي‌هاي انعطاف‌پذير كه يكي استفاده از تئوري الاستيسيته و سيستم لايه‌اي و ديگري روش اجزاء محدود مي‌باشد و سعي شده است سيستم لايه‌اي و به تبع آن روش بر مسيتر براي حل لايه‌اي با توجه بيشتري بررسي شود و جزئيات بيشتري از الگوريتم رياضي آن ارائه گردد. روش بر مسيتر براي حل لايه‌اي با توجه بيشتر بررسي شود و جزئيات بيشتري از الگوريتم رياضي آن ارائه گردد.

در روش بر مسيتر براي پيدا كردن تنش‌ها و تغيير شكل‌ها در محيط لايه‌اي خاك و با فرض نيمه بودن محيط و وجود تقارن محوري، يك تابع تنش انتخاب شده و با در نظر گرفتن شرايط پيوستگي و شرايط مرزي معادلات ديفرانسيل حاصله حل شده و پاسخ‌هاي مورد نياز به دست مي‌آيد.

فرضيات رياضي حاكم بر اين روش و الگوريتم مربوط به آن در فصل سوم اين پروژه به تفصيل بيان شده و امكان يك مقايسه نسبي نيز فراهم شده است.

سپس از تشريح اين مسائل، نرم‌افزار kenlayer به عنوان يك برنامه كامپيوتري مورد اعتماد كه بر پايه تئوري لايه‌اي استوار است، تشريح شده و فرضيات و قابليت و امكانات متفاوت اين نرم‌افزار نحوه حل معادلات و گرفتن پاسخ‌ها، چاپ نتايج، تعريف حالات مختلف بارگذاري‌ها، اصل جمع آثار قوا و ساير مسائل فني از اين قبيل همگي در حوصله اين پروژه مورد بررسي تفصيل قرار گرفته است و در انتهاي اين فصل آشنايي نسبتاً كاملي با اين نرم‌افزار به وجود خواهد آمد.

سپس از آشنا شدن با نرم‌افزار kenlayer نرم‌افزاري كه در اين پروژه مورد بررسي و طراحي قرار گرفته است تشريح شده است اين نرم‌افزار كه بر پايه‌هاي تئوري الاستيسيته و سيستم لايه‌اي استوار است دقيقاً از همان منطق رياضي و الگوريتم استفاده شده در kenlayer بهره برده است.

در طراحي اين نرم‌افزار سعي شده است تا با تفكيك بخش‌هاي مختلف، برنامه به گونه‌اي تدوين شود كه امكان اعمال تغييرات در آن همواره وجود داشته باشد. پارامترهاي ورودي و خروجي و صفحات ثبت اطلاعات همگي در اين قسمت مورد توجه قرار مي‌گيرند تعيين تنش‌ها و كرنش‌ها، تعيين حالات مختلف بارگذاري‌ها، مصالح خطي و غيرخطي، از جمله مسائلي هستند كه در اين نر‌م‌افزار، تعبيه شده و امكان گسترش بخش‌هاي فوق در آينده براي آن لحاظ گرديده است.

موضوع اصلي اين پروژه حاضر تدوين الگوريتم رياضي جهت تحليل روسازي انعطاف‌پذير و در نهايت ارائه يك برنامه كامپيوتري با توجه به روش تحليل سيستم لایه‌اي است كه بتواند با ورود اطلاعات در يك محيط گرافيكي، خروجي‌هاي مناسب را به دست بدهد.

پروژه حاضر در شش فصل به شرح زير نگارش شده است:

در فصل اول با عنوان مروري بر انواع روسازي، مروري كلي بر عوامل موثر بر طراحي روسازي شده است و در ادامه انواع روسازي‌هاي انعطاف‌پذير و صلب معرفي شده‌اند.

فصل دوم با عنوان كاهش عمر روسازي‌هاي انعطاف‌پذير در اثر تغييرات شرايط جنبدگی بين لايه‌ها با توجه به کرنش قائم روي خاك‌بستر.

در فصل سوم با عنوان روش‌هاي تحليل روسازي‌هاي انعطاف‌پذير، شامل روش چند لايه‌اي روش اجزاء محدود، ارائه شده و اين دو روش با يكديگر مقايسه شده‌اند.

در فصل چهارم با عنوان بررسي عملكرد نرم‌افزار Kenlayer به عنوان يك مرجع مناسب براي تحليل روسازي انعطاف‌پذير به روش لايه‌اي، سعي شده است تا در حد نياز، فرضيات به كار گرفته شده در اين نرم‌افزار، تئوري رياضي، تفكيك حالات مختلف بارگذاري و رفتار خطي و غيرخطي به تفضيل بيان شوند و نحوه ورود اطلاعات به برنامه و نمايش خروجي‌ها در پايان اجراي برنامه به صورت خلاصه مور اشاره قرار گرفته است.

در فصل پنجم با عنوان بررسي نرم‌افزار طراحي شده جهت تحليل روسازي انعطاف‌پذير، منطق رياضي نرم‌افزار، فرضيات اوليه، الگوريتم عملكرد نرم‌افزار، ورودي‌ها و خروجي و نحوه كار بخش‌هاي مختلف نرم‌افزار به تفكيك مورد بررسي قرار مي‌گيرند متغيرهاي مورد استفاده در اين نرم‌افزار و همچنين ورودي‌ها و خروجي‌ها با توجه به حفظ تشابه با Kenlayer در نظر گرفته شده و تا حد امكان در همان قالب نمايش داده مي‌شوند. امكانات متفاوتي از نظر محيط برنامه‌نويسي، توسعه‌هاي آتي نرم‌افزاري و ….. نيز مورد بررسي قرار مي‌گيرند.

در فصل ششم با عنوان مقايسه عملكرد نرم‌افزار طراحي شده و ساير نرم‌افزارهاي موجود، امكان مقايسه‌اي فراهم شده است تا جواب‌هاي به دست آمده از اين نرم‌افزار با جواب‌هاي به دست آمده از نرم‌افزار Kenlayer، تحت بارگذاري‌هاي مختلف يك چرخ و چند چرخ و نيز رفتار خطي و غيرخطي با لايه‌هاي مختلفي از روسازي و اساس و زير اساس مورد بررسي قرار گيرد.

در فصل هفتم با عنوان جمع‌بندي و نتيجه‌گيري.

 

فهرست علائم و اختصارات

= بردار جابه‌جايي گره

: بردار كرنش

{F}: بردار نيرو

: تابع تنش

:‌ تبديل هانكل

: تعداد عبور جاز براي شيارشدگي روسازي

: تعداد عبور مجاز براي خستگي بتن آسفالتي

: تنش شعاعي

: تنش برشي

: تنش فشاري

R فاصله نقطه پاسخ تا نقطه تأثير بار

H كل ضخامت روسازي تا روي خاك بستر

A شعاع چرخ بار معادل

تابع بسل نوع اول درجه صفر

تابع بسل نوع اول درجه يك

A, B, C, D ضرائب لايه‌اي

: كرنش عمودي

: تنش مماسي

U: جابه‌جايي شعاعي

W: جابه‌‌جايي قائم

: ضريب پواستن

TH ضخامت لايه‌هاي روسازي

: كرنش برشي

: كرنش فشاري

: كرنش كششي

E: مدل الاستيسيته

X: مختصات در جهت X (پلان)

Y : مختصات در جهت Y (پلان)

Z: مختصات در جهت Z (عمق)

: تنش اصل بزرگ

: تنش اصلي متوسط

: تنش اصلي كوچك

: كرنش اصلي بزرگ

: كرنش اصلي كوچك

 

 

 

فصل اول

مروري بر انواع روسازي


1-1- مقدمه

هدف از روسازي راه يا فرودگاه احداث يك سطح صاف و هموار و در عين حال با ايمني كافي براي استفاده‌كنندگان از راه يا فرودگاه است. روسازي بايد طوري طراحي و ساخته شود كه بتواند وزن وسايل نقليه را تحمل كند و در هر شرايط جوي قابل استفاده باشد. زمين در حالت طبيعي مقاومت كافي براي تحمل بارهاي وارد از چرخ‌هاي وسايل نقليه سنگين نظير كاميون‌ها و هواپيماها را ندارد و بارگذاري اين گونه خاك‌ها موجب شكست برشي خاك و به وجود آمدن تغيير شكل‌هاي بيش از اندازه در آن مي‌شود.

براي جلوگيري از شكست برشي خاك و به وجود آمدن تغيير شكل‌هاي دائم بيش از اندازه در آن، بايد از شدت تنش‌هاي فشاري قائم بر روي خاك كاسته شود. اين عمل با قرار دادن لايه‌اي از مصالح مرغوب و با مقاومت زياد بر روي خاك انجام مي‌شود. جنس و ضخامت اين لايه كه به روسازي مرسوم است. بايد طوري باشد كه ضمن آنكه بتواند شدت تنش‌هاي فشاري قائم را به ميزان قابل تحمل خاك بستر روسازي كاهش دهد، خود نيز قادر به تحمل بارهاي وارد بر آن باشد.

1-2- تأثير بارگذاري و عوامل جوي بر سيستم روسازي

شدت تنش‌هاي فشاري قائم كه در اثر بارگذاري در يك توده خاك به وجود مي‌آيد در نقاط مختلف متفاوت است. شدت اين تنش‌ها در نقاط واقع در زير سطح بارگذاري شده حداكثر است و با افزايش فاصله‌ي اين نقاط از سطح بارگذاري شده از شدت تنش‌هاي فشاري قائم نيز كاسته مي‌شود در شكل 1-1 منحني تغييرات تنش فشاري قائم در يك توده خاك در اثر يك بار يكنواخت با سطح تماس دايره‌اي شكل نشان داده شده است.

با توجه به اين اصل در مواردي كه ضخامت روسازي زياد است مي‌توان به منظور اقتصادي‌تر كردن ساختمان روساز، آن را از چندين لايه با مقاومت و مرغوبيت‌هاي متفاوت طرح  و اجرا كرد. نحوه قرارگيري متداول لايه‌هاي روسازي بايد به ترتيبي باشد كه لايه‌هاي با مصالح مقاوم‌تر و مرغوب‌تر در لايه‌هاي بالاتر روسازي قرار گيرند، زيرا در اين نقاط شدت تنش‌هاي فشاري وارد بر روسازي بيشتر است و از مصالح با مرغوبيت و مقاومت كمتر در لايه‌هاي زيرين كه ميزان تنش‌ها در آنجا كمتر است استفاده مي‌شود.

شکل 1-1- توزیع تنش های قائم در توده خاک

جنس و ضخامت لايه‌هاي روسازي بايد طوري انتخاب شود كه ضمن آنكه هر يك از لايه‌ها بتواند در برابر تنش‌هاي وارد بر آن مقاومت كند، بايد قادر باشد كه شدت اين تنش‌ها را تا ميزان قابل تحمل براي لايه‌اي كه در زير آن قرار گرفته است كاهش دهد.

در راه‌هاي با درآمد و شد زياد و فرودگاه‌ها لايه‌هاي بالايي روسازي و بخصوص لايه‌ي رويه، از مصالح قيري و يا سيماني ساخته مي‌شود. در اثر بارگذاري روسازي، اين نوع رويه‌ها تغيير شكل داده و در آنها تنش‌هاي كششي و رفتاري افقي به وجود مي‌آيد. (شكل 1ـ2)

شکل 1-2- ایجاد تنش های فشاری و کششی در روسازی

هر گاه شدت تنش‌هاي كششي افقي در لايه روسازي از ميزان استقامت كششي مصالح آن لايه بيشتر شود موجب ترك خوردن آن لايه مي‌شود. بنابراين جنس و ضخامت لايه‌هاي روسازي كه از مصالح قيري يا سيماني ساخته مي‌شوند بايد طوري انتخاب شود كه در برابر تنش افقي به وجود آمده در آنها مقاومت كنند و ترك نخورند.

عوامل جوي به خصوص آب، يخبندان و تغيير درجه‌ي حرارت به طور مستقيم و يا غيرمستقيم بر روسازي اثر كرده و موجب خرابي آن مي‌شود بنابراين روساز‌ها بايد طوري طراحي و ساخته شوند كه بتوانند در برابر عوامل جوي مقاومت كرده و خراب نشوند. اگر روسازي به طور صحيح طراحي و اجرا نگردد آب در آن نفوذ كرده و باعث كاهش مقاومت مصالح روسازي و به خصوص خاك بستر آن مي‌شود. اين امر باعث كاهش قابليت باربري سيستم روسازي شده و روسازي تحت اثر بارهاي وارد خراب مي‌شود. اگر ضخامت كل روسازي به طور صحيح انتخاب نشده و روسازي بر روي خاك قابل تورم ساخته شود و احتمال نفوذ آب به زيرسازي وجود داشته باشد، ممكن است در اثر برودت، آب موجود در خاك بستر روسازي يخ زده و تورم شود و سبب خرابي روسازي شود.

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه پرداخت مستقیم که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشید.

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “دانلود پایان نامه ارشد : تحليل روسازي انعطاف پذير”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *