شبيه سازي ديناميكي آزمون افت و خيز سنج ضربه اي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

بررسي وضعيت سازه اي روسازي از مهم ترين بخش هاي مطالعات بهسازي راه ها محسوب مي شود. مهم ترين بخش در ارزيابي سازه اي روسازي، انجام آزمايش هايي با هدف شناسايي شرايط واقعي لايه هاي مختلف روسازي به منظور اولويت بندي انجام ترميم مي باشد. آزمايش افت و خيز سنج ضربه اي (FWD) يك روش آزمون غيرمخرب متداول براي ارزيابي درجاي شرايط روسازي است. خيز سطحي اندازه گيري شده تحت آزمون FWD براي برآورد ظرفيت سازه اي سيستم روسازي و محاسبه معكوس مدول لايه هاي آن استفاده مي شود. بنابراين، براي تحليل نتايج آزمايش FWD، مدل هاي مكانيكي دقيق با در نظر گرفتن ارتباط ميان بارگذاري، محيط پيراموني و سازه روسازي مورد نياز است. از هدف هاي اين پژوهش ساخت و توسعه مدل هاي المان محدودي است كه مي تواند بارگذاري آزمايش FWD را بر روي سازه روسازي شبيه سازي كند و در همين حال شرايط مرزي و پيچيدگيِ ويژگي ها و رفتار مصالح را در قالب مدل هاي ساختاري مربوطه در نظر بگيرد. در اين پژوهش يك مدل المان محدود براي شبيه سازي ديناميكي پاسخ هاي روسازي انعطاف پذير تحت آزمون FWD در نرم افزار جامع المان محدود آباكوس توسعه داده شد. با توجه به وجود برخي خواص هم چون خاصيت غيرخطي بودن مصالح غيرآسفالتي، يك برنامه تحت عنوان سابروتين UMAT با زبان برنامه نويسي فرترن كدنويسي شد تا پاسخ هاي روسازي با در نظر گرفتن خواص مورد نظر در برنامه آباكوس مورد محاسبه قرار بگيرد. سپس مدل ساخته شده با استفاده از داده هاي ميداني از مطالعات ديگر محققين مورد صحت سنجي واقع شد. ضمن ارائه توضيحات در مورد انتخاب پارامترهاي نامشخص در تحليل، ميزان اهميت و تأثير تعدادي از عوامل و شرايط شامل تحليل ديناميكي، خاصيت ويسكوالاستيسيته آسفالت، خاصيت ناهمسانگرد بودن مصالح سنگدانه اي، خاصيت غيرخطي بودن مدول برجهندگي در مصالح لايه هاي غيرآسفالتي و حضور و عمق قرارگيري سنگِ بستر در تحليلِ نتايج پاسخ هاي روسازي انعطاف پذير مورد ارزيابي قرار گرفت. با توجه به نتايج، رويكرد تحليل ديناميكي مطابقت مناسب تري با پاسخ هاي به دست آمده از آزمايش FWD نسبت به تحليل استاتيكي داشته و فرض خاصيت ويسكوالاستيك براي لايه آسفالتي عملكرد بهتري را در پيش بيني پاسخ ها نسبت به تحليل در حالت الاستيك از خود نشان داده است. از سوي ديگر فرض خاصيت ناهمسانگرد متقاطع، پاسخ هاي افت و خيز روسازي را نسبت به تحليل در حالت همسانگرد تا 15%، با افزايش رو به رو كرد. هم چنين فرض خاصيت غيرخطي بودن مدول برجهندگي براي لايه هاي غيرآسفالتي پاسخ هاي روسازي را در مقايسه با حالت خطي دچار اختلاف نمود؛ به گونه اي كه فرض لايه اساس به عنوان مصالح غيرخطي و ناهمسانگرد متقاطع تا 37% منجر به كاهش افت و خيز سطح روسازي در مقايسه با اساس خطي و همسانگرد شد. اين مقدار در بررسي انجام شده براي بستر روسازي تا 5 / 3 % كاهش را نشان داد. گفتني است افزايش دما تأثير عوامل مذكور را بيشتر نمود. اگرچه نتايج به دست آمده از تحليل پارامتريك بر اساس مصالح مورد نظر متنوع است، اما اين نتايج مي تواند اهميت عوامل بررسي شده را در امر شبيه سازي ديناميكي پاسخ هاي روسازي انعطاف پذير تحت بارگذاري FWD مشخص نموده و در بررسي عملكرد نرم افزارهاي محاسبه معكوس دستگاه هاي FWD مورد توجه قرار گيرد. بيان مي شود كه در اين پژوهش مدل سازي روسازي انعطاف پذير تحت بار FWD، با دقت بالايي متناسب با شرايط محيطي و پيچيدگي خواص مصالح روسازي، انجام شده و نتايج تحليل قابل اعتمادتر خواهد بود. هم چنين تحليل ديناميكي صورت گرفته امكان دسترسي سريع و آسان به بررسي دقيق رفتار و عملكرد لايه ها در هر المان از سازه روسازي را در طول زمان بارگذاري و پس از آن (با توجه به ويژگي ويسكوالاستيك لايه آسفالتي) فراهم مي آورد.

221174

ژئوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان