تحديد سمك طبقات الرصف .
الهـدف من طريقة التصميم المستخدمة هو إيجاد طبقات رصف لها رقم إنشـائي (SN) كافي لتحمـل الأحمال التي يتعـرض لها الطـريق ويوضـح الشكل رقم (34) المنحنيات المستخدمة في تصميم الرصف المرن وقد تم الحصول عليها من طريقة اتحاد مسئولي النقل والطرق الأمريكي AASHTO وذلك لقيمة معامل ثقة 95٪ وانحراف معياري 0.45 وتكون خطوات استخدام المنحنيات كالتالي :
1. يتم توقيع عدد مرات التكرار القياسية المفردة المكافئة على المحور (أ) ـ نقطة (1).
2. يتم توقيع معامل مرونة التربة التأسيسيه (Mr)على المحور (ب) (نقطة 2) ويتم توصيل النقطة (2) مع النقطة (1) حتى يتقاطع الخط الواصل بينهما مع محور (جـ) في نقطة (3).
3. يتم حساب الفرق بين مستوي الخدمة الابتدائي والنهائي (PSI) ومنه يتم تحديد المنحنى الذي يستخدم في التصميم (د) .
4. يتم رسم خط أفقي من نقطة (3) حتى يتقاطع مع المنحنى الذي له فرق مستوى الخدمة المحدد ( PSI) المطلوبة في نقطة (4) .
5. من نقطة (د) يتم رسم خط رأسي يتقاطع مع المحور الأفقي للمنحني عند نقطة (5) التي تحدد قيمة الرقم الإنشائي لطبقات الرصف (SN3) .
6. يتم تكرار نفس الخطوات السابقة ( من 1 إلى 5 ) باستخدام معامل المرونة الرجوعي لطبقة الأساس المساعد ويتم الحصول على الرقم الإنشائي (SN 2) .
7. يتم تكرار الخطوات السابقة ( من 1 إلى 5) باستخدام معامل المرونة الرجوعي للأساس ويتم الحصول على الرقم الإنشائي (SN1) .
8. يتم استخدام العلاقات التالية للحصول على سمك طبقات الرصف المختلفة .
SN1
سمك الطبقة السطحية ( بالبوصة ) =
ـــــــــــ
=t1
a 1
SN2 – a1 t1
سمك طبقة الأساس ( بالبوصة ) =
ـــــــــــــــ2
=t
a 2 m2
SN3 – a1 t1 – a2 t2 m2
سمك طبقة تحت الأساس ( بالبوصة ) =
ــــــــــــــــــــــــ
= t 3
a3 m3
( ملحوظة : يقرب سمك الطبقة إلى أقرب 1سم لأعلى قبل حساب السمك التالي )
ـ 1 أقل سمك لطبقات الرصف .
يبين جدول (28) أقل سمك مقترح لطبقات الرصف المختلفة المقابل لإجمالي
عدد أحمال محورية قياسية مكافئة خلال العمر التصميمي للطريق .
جدول رقم (28 ) أقل سمك للقطاعات النمطية المقترحة لدرجات الطرق المختلفة
نوع طبقة التأسيس
القطاعات النموذجية للطرق المحلية
القطاعات النموذجية للطرق التجميعية الحضرية والطرق الفرعية الثانوية المحلية الخلوية
القطاعات النموذجية
للطرق الشريانية والخلوية الرئيسية
طبقة التأسيس ممتازة
( نسبة تحمل كاليفورنيا > 9٪ )
5 سم طبقة سطحية
15 سم طبقة أساس
5 سم طبقة سطحية
5 سم طبقة أساس أسفلتي
20 سم طبقة أساس
5 سم طبقة سطحية
5 سم طبقة أساس أسفلتي
25 سم طبقة أساس
طبقة التأسيس متوسطة
(نسبة تحمل كاليفورنيا5-9٪)
5 سم طبقة سطحية
15 سم طبقة أساس
5 سم طبقة سطحية
5 سم طبقة أساس أسفلتي
25 سم طبقة أساس
5 سم طبقة سطحية
5 سم طبقة أساس أسفلتي
30 سم طبقة أساس
طبقة التأسيس ضعيفة
( نسبة تحمل كاليفورنيا 2-5 ٪)
5 سم طبقة سطحية
30 سم طبقة أساس
5 سم طبقة سطحية
5 سم طبقة أساس أسفلتي
30 سم طبقة أساس
5 سم طبقة سطحية
7 سم طبقة أساس أسفلتي
35 سم طبقة أساس
15 ـ 4 مثال لتصميم الرصف المرن :
طريق رئيسي حضري مكون من 3 حارات والفترة التصميمة 15 سنة ، متوسط حجم المرور اليومي 2000 مركبة / يوم ومعامل النمو السنوي 2٪ . نسبة مركبات النقل على الطريق موزعة حسب الجدول التالي :
م
نوع المركبة
عدد المحاور
أحمال المحاور ( طن )
النسبة
محور 1
محور 2
محور 3
محور4
1
نقل خفيف
2
2 ( مفرد)
4 (مفرد )
ـ
ـ
20٪
وذلك في حالة الطريق يقع في منطقة ساحلية نسبة تحمــل كاليفورنيــا لطبقة التأسيس 4 ٪ مع الأخذ في الاعتبار أن نوعية المواد التي يمكن استخدامها في إنشاء هذا الطريق هي :
1. طبقة أساس مساعد من الأحجار الجيرية نسبة تحمل كاليفورنيا 55 ٪
2. طبقة أساس من الأحجار الجيرية نسبة تحمل كاليفورنيا 70 ٪ .
3. معامل الرجوعية للطبقة الأسفلتية = 400000 رطل / بوصة مربعة .
تصميم الطريق :
1 ـ باستخدام الجدول رقم (22) الخاص بمعاملات الحمل المكافئ نجد أن المعاملات للمحاور المستخدمة كالآتي :
المحور ( طن )
2 ( مفرد )
4 ( مفرد )
معامل الحمل المكافئ
0.0033
0.052
تحسب الأحمال المكافئة لأنواع السيارات المختلفة بمعلومية حجم المرور ونسبة المركبات ومعامل الحمل المكافئ كالآتي :
2000 × 20
الأحمال المكافئة للنقل الخفيف =
ـــــــــــ ( 0.0033+0.052)
= 22
100
المتوسط اليومي للأحمال المكافئة = 22
بمعلومية الفترة التصميمة 15 سنة ومعامل النمو السنوي 2٪
من جدول رقم (24) نجد أن معامل النمو 17.95 كما أن نسبة مركبات النقل في الحارة التصميمية لعدد 4 حارات هي 45٪ (جدول رقم (23) ) .
وبذلك يمكن حساب إجمالي الأحمال المكافئة = 22 × 17.95×0.45×365
= 64862.325
2 – معاملات الطبقات .
أ ـ الطبقة السطحية .
باستخدام جدول رقم (25) بمعلومية معامل الرجوعية للطبقة الأسفلتية
a1 = 0.42
ب ـ طبقة تحت الأساس
باستخدام جدول رقم (27 ) نسبة تحمل كاليفورنيا = 55 ٪ .
a3 = 0.125 معامل الرجوعية Mr = 17500 رطل / بوصة 2
جـ ـ طبقة الأساس
باستخدام جدول رقم (27) نسبة تحمل كاليفورنيا = 70 ٪ .
a2 = 0.130 معامل الرجوعية Mr = 27000 رطل / بوصة 2
3 ـ تصميم طبقات الرصف في حالة الطريق يقع بمنطقة ساحلية
معامل الرجوعية للتربة التأسيسية = 1500 × CBR
= 1500 × 4 = 6000 رطل / بوصة 2باستخدام الشكل رقم (31) وبمعلومية دليل مستوي الخدمة الابتدائي 2.5 والنهائي 4.5نجد أن :
SN3 = للتربة التأسيسيه = 2.70
SN2 = لطبقة تحت الأساس = 2.00
SN1 = لطبقة الأساس الحجري = 1.75
ويكون تصميم الأسماك كالتالي :
1.75
سمك الطبقة الأسفلتية t1 =
ـــــــــــ =
4.16ً = 10.57سم = 11 سم
0.42
2 – (0.42× 4.16)
سمك الطبقة الأساس t2 =
ــــــــــــــــ=
1.4 ًالحد الأدنى 4ً = 10سم
0.13
2.7-(1×0.130×4)-0.42 × 4.16
سمك الطبقة تحت الأساس t3 =
=3.46= 4ً=10سم
0.125
يمكن استخدام 5 سم طبقة سطحية أسفلتية 7 سم طبقة أساس أسفلتي و 10سم أساس حجري و 10 سم طبقة تحت الأساس.
الملحق:
مثال عملي لتصميم طريق
طريق تجميعي سرعته التصميمية 60 كم / ساعة وعرض الطريق الكلي 20 متراً وموضح في شكل رقم ( 35 ) أطوال واتجاهات المماسات والمطلوب ما يلي:
أ ـ إيجاد أنصاف أقطار المنحنيات الأفقية.
ب ـ تحديد النقاط الرئيسية للمنحنيات الأفقية.
جـ ـ تحديد أرقام المحطات
د ـ إيجـاد أطـوال المنحنيات الرأسيــة .
هـ ـ عمل القطـاع الطولي والقطاعـات العرضيـة للطريـق .
بالتعويض في المعادلة رقم ( 3 ) عن طريق سرعة تصميمية 60 كم/ساعة والمعامل e حوالي 4 % والمعامل f حوالي 0.15ينتج اقل طول منحنى أفقي 149.19 م . فيكون نصف القطر حوالي 150 متراً .
حساب النقاط الرئيسية للمنحنيات
P.C. ( Curve # 1) 310.19
115.00
طول المماس
ـــــــــــــــــ
Sta. 0+195.19
195.19
ويوضح شكل رقم (37) مسار الطريق والمحطات المطلوبة.
المنحنيات الرأسية للطريق
يتم حساب المنحنيات الرأسية حسب الفرق المطلق بين الميول الطولية عند المحطة (0+400) (+4%) والمحطة ( 0+520) وهو (- 3 %) ويتم إيجاد طول المنحنى الرأسي وتستخدم المعادلة رقم (1)
L = Kc x A
من جدول رقم (8) بدلالة السرعة التصميمية 60 كم /ساعة ينتج قيمة c K = 18
طول المنحنى = 18 X { (+4) - (-3)} = 126 متر . تعطي الجداول غالبا أقل قيمة لذا يفضل أخذ قيم أكبر في حالة إتاحة الفرصة لذلك وفي هذه الحالة يتم أخذ منحنى رأسي طوله 160 متراً .