Επίλυση άσκησης διαστασιολόγησης οδοστρώματος με τη μέθοδο AASHTO Να γίνει υπολογισμός διαστασιολόγηση του ευκάμπτου οδοστρώματος σε αυτοκινητόδρομο σύμφωνα με τη μέθοδο AASHTO. Δίνονται: Ισοδύναμοι Τυπικοί άξονες : 5.000.000+500.000*Ν Έδαφος έδρασης: Άργιλος με CBR (5+0,5*N)% Υλικό υπόβασης: Αμμοχάλικο με CBR (20+3*N)% Υλικό βάσης: Θραυστό αμμοχάλικο με CBR (50+3*N)% Μέτρο Δυσκαμψίας Ασφαλτομίγματος Sm= 2.750 Mpa Συντελεστές αποστράγγισης m2=m3=1,10. Δείκτης Εξυπηρετικότητας Νέου Οδοστρώματος PSI = 4,50 Για όσα στοιχεία δε δίνονται να γίνουν εύλογες παραδοχές με βάση τη βιβλιογραφία. Επίλυση για Ν=10: Προκειμένου να προσδιορίσουμε το πάχος του οδοστρώματος με τη μέθοδο AASHTO χρειάζεται καταρχήν να προσδιορίσουμε τους δομικούς αριθμούς SN1, SN2 και SN3 που παρουσιάζονται στο ακόλουθο σχήμα: Για να προσδιορίσουμε το δομικό αριθμό SN1 καταφεύγουμε στο διάγραμμα της μεθόδου AASHTO όπου χρησιμοποιούμε τα ακόλουθα δεδομένα: 1. Αξιοπιστία R (%) - Σε αυτοκινητοδρόμους λαμβάνει τιμή από 85% - 99.9%. Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 95%. 2. Τυπική απόκλιση So - Κυμαίνεται μεταξύ 0,40 και 0,50. Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 0,45. 3. Συνολικός Αριθμός ΙΤΑ = 5.000.000+10*500.000=10.000.000 ΙΤΑ 4. Μέτρο Ελαστικότητας Βάσης (Δεν το γνωρίζουμε) 5. Δείκτης Εξυπηρετικότητας Νέου Οδοστρώματος PSI αρχικό = 4,50
6. Δείκτης Εξυπηρετικότητας Φθαρμένου Οδοστρώματος - Για αυτοκινητοδρόμους ισχύει PSI τελικό = 2,50, ενώ για τις υπόλοιπες οδούς PSI τελικό = 2,00 - Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 2,50. 7. Επομένως η διαφορά του Δείκτης Εξυπηρετικότητας είναι 4,50-2,50=2,00 Προκειμένου να προσδιορίσουμε το μέτρο ελαστικότητας της Βάσης χρησιμοποιούμε το CBR της βάσης και καταφεύγουμε στο ακόλουθο διάγραμμα: Για CBR βάσης ίσο με 50+3*10=80% προκύπτει μέτρο ελαστικότητας ίσο με Mr=28.000psi. Με τα παραπάνω δεδομένα προσδιορίζω το δομικό αριθμό SN1 όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα:
Τελικά προκύπτει SN1=3,3. Προκειμένου να προσδιορίσω το πάχος h1, είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός του συντελεστή α1. Ο συντελεστής α1 προσδιορίζεται από το ακόλουθο γράφημα λαμβάνοντας υπόψη το μέτρο δυσκαμψίας του ασφαλτομίγματος που είναι 2.750 MPa 145 = 398.750psi. Ο συντελεστής α1 για μέτρο δυσκαμψίας ασφαλτομίγματος 398.750psi προκύπτει 0,42. Επομένως το πάχος h1 είναι: SN1=h1*α1 ===> 3,30 = h1 0,42 ===> h1=7,85inch = 19,96εκ. Την παραπάνω τιμή τη στρογγυλοποιούμε προς τα πάνω στην ανώτερη μονάδα και επομένως το πάχος h1 που επιλέγουμε προκύπτει h1* = 20εκ. = 7,874 inch Μετά τη στρογγυλοποίηση (και την τελική επιλογή τ ου πάχους h1*) προκύπτει ο πραγματικός δομικός αριθμός SN1* είναι : SN1*=h1* α1 ===> SN1*=7,874 0,42 ===> SN1*=3,307
Στη συνέχεια για να προσδιορίσουμε το δομικό αριθμό SN2 καταφεύγουμε στο διάγραμμα της μεθόδου AASHTO όπου χρησιμοποιούμε τα ακόλουθα δεδομένα: 1. Αξιοπιστία R (%) - Σε αυτοκινητοδρόμους λαμβάνει τιμή από 85% - 99.9%. Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 95%. 2. Τυπική απόκλιση So - Κυμαίνεται μεταξύ 0,40 και 0,50. Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 0,45. 3. Συνολικός Αριθμός ΙΤΑ = 5.000.000+10*500.000=10.000.000 ΙΤΑ 4. Μέτρο Ελαστικότητας Υπόβάσης (Δεν το γνωρίζουμε) 5. Δείκτης Εξυπηρετικότητας Νέου Οδοστρώματος PSI αρχικό = 4,50 6. Δείκτης Εξυπηρετικότητας Φθαρμένου Οδοστρώματος - Για αυτοκινητοδρόμους ισχύει PSI τελικό = 2,50, ενώ για τις υπόλοιπες οδούς PSI τελικό = 2,00 - Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 2,50. 7. Επομένως η διαφορά του Δείκτης Εξυπηρετικότητας είναι 4,50-2,50=2,00 Προκειμένου να προσδιορίσουμε το μέτρο ελαστικότητας της Υπόβάσης χρησιμοποιούμε το CBR της υπόβασης και καταφεύγουμε στο ακόλουθο διάγραμμα: Για CBR υπόβασης ίσο με 20+3*10=50% προκύπτει μέτρο ελαστικότητας ίσο με Mr=17.500psi. Με τα παραπάνω δεδομένα προσδιορίζω το δομικό αριθμό SN2 όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα:
Τελικά προκύπτει SN2=3,9. Προκειμένου να προσδιορίσω το πάχος h2, είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός του συντελεστή α2. Ο συντελεστής α2 προσδιορίζεται από το ακόλουθο γράφημα λαμβάνοντας υπόψη το CBR της Βάσης που το είναι 80%. Ο συντελεστής α2 για CBR = 80% προκύπτει 0,135. Για να προσδιορίσω το πάχος h2 είναι απαραίτητος και ο προσδιορισμός του συντελεστή m2 που αφορά την αποστραγγιστική ικανότητα της βάσης. Ο συντελεστής αυτός δίνεται 1,10. Επομένως το πάχος h2 είναι: SN2=SN1* + h2 α2 m2 ===> 3,90 = 3,307 + h2 0,135 1,10 ===> h2=3,99inch = 10,14εκ. Την παραπάνω τιμή τη στρογγυλοποιούμε προς τα πάνω στην ανώτερη πεντάδα και επομένως το πάχος h2 που επιλέγουμε προκύπτει h2* = 15εκ. = 5,906 inch Μετά τη στρογγυλοποίηση (και την τελική επιλογή του πάχους h2*) προκύπτει ο πραγματικός δομικός αριθμός SN2* είναι : SN2* = SN1* + h2 α2 m2 ===> SN2*=4,184
Στη συνέχεια για να προσδιορίσουμε το δομικό αριθμό SN3 καταφεύγουμε στο διάγραμμα της μεθόδου AASHTO όπου χρησιμοποιούμε τα ακόλουθα δεδομένα: 1. Αξιοπιστία R (%) - Σε αυτοκινητοδρόμους λαμβάνει τιμή από 85% - 99.9%. Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 95%. 2. Τυπική απόκλιση So - Κυμαίνεται μεταξύ 0,40 και 0,50. Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 0,45. 3. Συνολικός Αριθμός ΙΤΑ = 5.000.000+10*500.000=10.000.000 ΙΤΑ 4. Μέτρο Ελαστικότητας Υπεδάφους (Δεν το γνωρίζουμε) 5. Δείκτης Εξυπηρετικότητας Νέου Οδοστρώματος PSI αρχικό = 4,50 6. Δείκτης Εξυπηρετικότητας Φθαρμένου Οδοστρώματος - Για αυτοκινητοδρόμους ισχύει PSI τελικό = 2,50, ενώ για τις υπόλοιπες οδούς PSI τελικό = 2,00 - Για την παρούσα άσκηση παίρνουμε 2,50. 7. Επομένως η διαφορά του Δείκτης Εξυπηρετικότητας είναι 4,50-2,50=2,00 Προκειμένου να προσδιορίσουμε το μέτρο ελαστικότητας του Υπεδάφους χρησιμοποιούμε το CBR του υπεδάφους και καταφεύγουμε στην ακόλουθη σχέση: Ε υπεδάφους = 17,6 * CBR 0,64 (MPa) ===> Ε υπεδάφους = 76,83 MPa = 11.140psi Για CBR υπεδάφους ίσο με 5+0,5*10=10% προκύπτει μέτρο ελαστικότητας ίσο με Mr=11.140psi.
Εναλλακτικά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το διάγραμμα της υπόβασης: Για CBR υπεδάφους ίσο με 5+0,5*10=10% προκύπτει μέτρο ελαστικότητας ίσο με Mr=10.500psi το οποίο είναι κοντά σε αυτό που προέκυψε από την παραπάνω σχέση.
Τελικά προκύπτει SN3=4,55. Προκειμένου να προσδιορίσω το πάχος h3, είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός του συντελεστή α3. Ο συντελεστής α3 προσδιορίζεται από το ακόλουθο γράφημα λαμβάνοντας υπόψη το CBR της Υπόβάσης που το είναι 50%. Ο συντελεστής α3 για CBR = 50% προκύπτει 0,125. Για να προσδιορίσω το πάχος h3 είναι απαραίτητος και ο προσδιορισμός του συντελεστή m3 που αφορά την αποστραγγιστική ικανότητα της υπόβασης. Ο συντελεστής αυτός δίνεται 1,10. Επομένως το πάχος h3 είναι: SN3=SN2* + h3 α3 m3 ===> 4,55 = 4,184 + h3 0,125 1,10 ===> h3=2,662inch = 6,76εκ. Την παραπάνω τιμή τη στρογγυλοποιούμε προς τα πάνω στην ανώτερη πεντάδα με ελάχιστη τιμή τα 10εκ. και επομένως το πάχος h3 που επιλέγουμε προκύπτει h3* = 10εκ. = 3,937 inch Μετά τη στρογγυλοποίηση (και την τελική επιλογή του πάχους h3*) προκύπτει ο πραγματικός δομικός αριθμός SN3* είναι : SN3* = SN2* + h3* α3 m3 ===> SN3*=4,725
Συνεπώς το συνολικό πάχος οδοστρώματος είναι : Πάχος ασφαλτικών στρώσεων h1* = 20εκ. Πάχος βάσης h2* = 15εκ. Πάχος υπόβασης h3* = 10εκ. Συνολικό πάχος οδοστρώματος 45εκ.