View
23
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
Load DistributionsLoad Distributions
นําหนักกดทีผิวแผ่กระจายบนพืนทีเลก็ๆเท่ากบัผิวสมัผสัของล้อ
กระจายในลกัษณะกรวยควาํ(45)
สงูสดุทีผิวและน้อยลงตามความลึก
P. 206
Typical Cross SectionTypical Cross Section
(Surface)(Surface)
(Base)(Base)(Subbase)(Subbase)
(Selected Material)(Selected Material)
(Subgrade)(Subgrade)
P. 207
SurfaceSurface
ผวิบนสุดของถนน รบั
นําหนักโดยตรงจาก
ลอ้
หน่วยแรงเกดิสูงสุด
ใชว้สัดุคุณภาพด ี
ทนทาน กนัซมึ เช่น
แอสฟลัตค์อนกรตี
P. 207
Base CourseBase Course
ทําหน้าทรีบันน.จากผวิทาง ถ่ายลงรองพนืทาง
ลดหน่วยแรง
วสัดแุขง็แกรง่ เช่น หนิคลุก กรวด Granular Stabilized Soil
CBR > 80% Modified Proctor
เมอืบดอดัแลว้ตอ้งม ีdensity /stability สงู
P. 207
SubbaseSubbase Course Course (Optional)(Optional)
ทําหน้าทถี่ายนําหนกัจากพนืทางลงสูช่นัถดัไป
ลดความหนาของชนัพนืทาง
วสัดคุณุภาพดอ้ยและถูกกวา่ base เช่น ลูกรงั หรอืทราย
ป้ องกนัความชนืใต้ผวิดนิจาก Capillary Rise
P. 207
Selected MaterialsSelected Materials(Optional)(Optional)
ยกถนนใหพ้น้ระดบันําท่วม
ลดหน่วยแรงในดนิคนัทาง
ใชว้สัดุทหีาง่าย ราคาถูก
คุณสมบตัดิกีว่าดนิคนัทาง
P. 207
SubgradeSubgrade
ดินคนัทาง
ดินเดิมทีตดัถนนผ่าน
ความหนาของโครงสร้างทางขึนกบัคณุสมบติัของดินคนัทาง
ก่อนก่อสร้างต้องไถเปิดหน้าดิน ขจดัต้นไม้ รากไม้ ตอไม้
รือชนัดิน 15 – 20 ซม. บดอดั 95% Standard Proctor
P. 207
วิธีการออกแบบถนนลาดยางวิธีการออกแบบถนนลาดยาง
Analytical Method ปัจจุบนันิยมใชแ้พร่หลายใน ยโุรป อเมริกา และออสเตรเลีย
ใชท้ฤษฎี Layered Elastic Theory และโปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยคาํนวณ
ทดสอบคุณสมบติัของวสัดุแต่ละชนั (Ex. E , µ ) วิเคราะห์ค่า Stress Strain and Deflection ในแต่ละชนั จากนน.กระทาํ
Ex. วิธี Asphalt Institute (1991)
Empirical Method ยงัคงใชง้านในประเทศไทย ง่าย ชิน สะดวก รวดเร็ว
ทดลองหาคุณสมบติัวสัดุ เช่น CBR, Plate Bearing, K-Value, R-Value
นาํมาหาความสมัพนัธ์กบันาํหนกัรถ ปริมาณการจราจร เพือกาํหนดความหนา
Ex. วิธี Asphalt Institute (1970)
Soil Classification จาํแนกคุณภาพวสัดุทีจะนาํมาก่อสร้างถนน เช่น Group Index Method
P. 217
Asphalt Institute (Asphalt Institute (19701970))
Empirical Method โดย ใช้ค่า CBR กาํหนดความหนาของถนนลาดยางชนิด Asphalt concrete
Asphalt Institute กาํหนดความหนาของถนน Asphalt Concrete โดยมขีอ้กาํหนดต่างๆดงันี
1. นําหนักเพลา
2. การถ่ายนน.จากล้อ
3. การทดสอบความสามารถการรับแรงของดนิคนัทาง
4. การบดอดั
5. การเปลยีนใช้วสัดุแทนแอสฟัลท์คอนกรีต
6. ความหนาขันตาํของผวิทาง
7. ปริมาณการจราจร
8. Design Period
P223
1 1 นําหนักเพลา นําหนักเพลา ((Axle Load)Axle Load)
นําหนกัเพลามาตรฐาน 18,000 ปอนด์ (1 ESAL)
ถ้า เบาหรือหนกักว่า 18,000 ปอนด์ ให้แปลงเป็น
Equivalent Single Axel Load (ESAWL) ด้วยค่า Load
Equivalency Factor
ได้ค่า Equivalent Single Axle Load (ESAL) เพือใช้ใน
การออกแบบ
P223
2 2 การถ่ายนําหนักจากล้อการถ่ายนําหนักจากล้อ
ถ่ายนน.จาก ผิว => พืนทาง => รองพืนทาง => ดินคนัทาง
ในลกัษณะรูปกรวย 45º
P226
Fig 8.15 ลกัษณะการถ่ายนน.จากล้อรถสู่ชนัดินคนัทาง
3 3 การทดสอบความสามารถรบัแรงของดินคนัทางการทดสอบความสามารถรบัแรงของดินคนัทางP226
วธิกีาร
CBR (ง่าย สะดวก รวดเรว็)
Triaxial Test
Plate Bearing Test
ในกรณีไดค้่าททีดสอบหลายค่า
Asphalt Institute แนะนําใหใ้ชค้่าท ี90%
กรมทางหลาวงแนะนําใหใ้ชค้่าท ี80%
Ex.8.3 จากการทดสอบคา่ CBR ของดนิคนัทางในถนนช่วงหนึง ไดค้่า CBR จาํนวน
11 คา่ คอื 9 6 12 7 8 7 10 9 10 11 11 จงหาคา่ CBR ทใีชอ้อกแบบ
P226
4 4 การบดอดัการบดอดัP228
Cohesive Subgrade ในชว่งความลกึ15 cm. จากผวิ
บดอดัใหไ้ด ้≥ 95% Mod. AASHTO
Cohesionless Subgrade ในชว่งความลกึ 15 cm. จากผวิ
บดอดัใหไ้ด ้≥ 100% Mod. AASHTO
ดนิถมใตจ้ากความลกึ15 cm.
บดอดัใหไ้ด ้≥ 90% Mod. AASHTO
ความหนาของการบดอดัแตล่ะชนั <15 cm
Subbase and Grandular Base Course
บดอดัใหไ้ด ้ 100% Mod.
นน.ทใีชบ้ดอดั ≥ นน.ล้อ
Asphalt Concrete Base and Surface Course
> 97% AASHTO T169
5 5 การเปลียนใช้วสัดแุทนการเปลียนใช้วสัดแุทนแอสฟัลท์แอสฟัลทค์อนกรีตคอนกรีตP228
Design Chart ให้คา่ความหนาของโครงสร้างทางเป็นคา่
ความหนาของ Asphalt Concrete (TA)
ใช้ Asphalt Concrete ทงัหมด เปลือง
Asphalt Institute กําหนดให้ใช้วสัดอืุนแทนได้ โดย
Granular Base : Asphalt Concrete = 2 : 1
Subbase : Asphalt Concrete = 2.7 : 1
Subbase : Granular Base = 1.35 : 1
6 6 ความหนาขึนตาํของผิวทางความหนาขึนตาํของผิวทางP229
หากใช้วสัดอืุน (ในข้อ 5) แทน asphalt concrete บางส่วนแล้ว
ยงัต้องเหลือความหนาของผิวทาง asphalt concrete ให้ได้ตามข้อกําหนดความ
หนาขนัตํา (minimum thickness)
T. 8.3 ความหนาขนัตําของผิวทาง
เมอืใช ้Liquid and Emulsified Asphalt Mixed เป็นพนืทาง
ความหนาของ Liquid and Emulsified Asphalt Base = (TA-T)x1.3
DTN MinimumThickness (cm)
Light Traffic DTN<10 5.0
Medium Traffic DTN 10-100 7.5
HeavyTraffic DTN >100 10.0
7 7 ปริมาณจราจรปริมาณจราจรP230
DTN (Design Traffic Number)
คา่เฉลียของ ESAL/1 lane/day = ITN(Adj.Factor)
Light Traffic DTN < 10
Medium Traffic DTN 10 - 100
Heavy Traffic DTN > 100
IDT (Initial Daily Traffic)
จํานวนรถทีจะมาใช้ในชว่งปีแรกทีเปิดให้บริการ
veh./ day/2directions
ITN (Initial Traffic Number)
คา่เฉลีย ESAL ใน Design lane ในชว่งปีแรกทีเปิดการจราจร
8 8 Design Period/Design LifeDesign Period/Design LifeP230
ระยะเวลาตงัแตเ่ปิดใช้จนซอ่มบํารุงผิวทางใหม ่หรือ บรูณลาดยาง
(Resurface)
Asphalt Institute แนะนํา Design life 20 ปี
DOH แนะนํา
ทางหลวงจงัหวดั 7 ปี แล้วจึงบรูณะลาดยาง (Resurface)
ทางหลวงแผน่ดิน 15 ปี
วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง ((TATA))P231
1. หา IDT (veh./day/2-direction)
2. หา % รถบรรทกุ (A) ในกระแสจราจรจากการสํารวจ หรือประมาณจาก
ประเภทถนน %รถบรรทุกหนัก
ถนนในเมอืงอยู่ต่างจงัหวดั 5%
ถนนในเมอืงหลวง 5-15%
ถนนระหว่างจงัหวดัสาํคญั 10-25%
P230
3. หา % รถบรรทกุหนกั (B) ใน Design Lane
วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง ((TATA))
Design Lane คือ ช่องจราจรทีนน.แลน่ทบัมากทีสดุ ในประเทศไทยกําหนดชอ่งซ้ายสดุ
เป็น Design Lane
P232
4 คํานวณจํานวนรถบรรทกุใน design lane
Number of Heavy Trucks =
5 ประมาณคา่เฉลยีนน.บรรทกุ (Average Gross Weight ) จากข้อมลูการ
สาํรวจนําหนกัรถบรรทกุ
6 กําหนดให้ Standard Single Axle Load = 18,000 lb (18 kips)
7 ใช้ข้อมลูข้อ 1-6 หาคา่ ITN จาก Nomograph ภาพที 8.17
100100)( BxAxIDT
วิง 100 คนัมีรถบรรทกุกีคนั
รถบรรทกุ100 คนัวิงใน
Design lane กีคนั
รถวิงวนัละกีคนั
วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง ((TATA))
P232
8 ถา้ ITN <10 และจาํนวนรถเลก็ม ี% สงูมาก ใหป้รบัแกค้่า ITN
วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง ((TATA))
Ex. 8.4
กาํหนด
Light Trucks in
Design lane =
20,000 veh.
ITN = 8
จงปรบัแกค้่า ITN
ITN corrected = 9.5
P232
วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง วิธีหาความหนาโครงสรา้งทาง ((TATA))
9 ประมาณอตัราเพมิของปรมิาณ
จราจร (r)
10 หาค่า DTN
กําหนด Design period (n)
หาคา่ Adjustment Factor จาก
สมการ หรอืตาราง 8.6
DTN = ITN * Adjustment Factor
11 หาค่า TA จาก Design Chart
ความหนาขนัความหนาขนัตาํของ ตาํของ TATA
DTN MinimumThickness (cm)
DTN<10 10
DTN 10-100 12.5
DTN 100-1000 15
DTN > 1000 17.5
EX EX 88..55 หาค่า หาค่า DTNDTN กําหนดให้
6 lane 2 Direction
ADT = 38,000 veh./day
อตัราการเพิมปริมาณจราจร (r) = 4 %
เพลามาตรฐาน 18000 lb(Single Axle)
นําหนกัเฉลียของรถบรรทกุ = 40000 lb
%Truck = 11% ของจํานวนรถทงัหมด
%Truck in Design lane = 40 ของปริมาณรถบรรทกุทงัหมด
ถ้าออกแบบอายุการใช้งาน 20 ปี จงหาค่า DTN
Asphalt Institute (Asphalt Institute (19911991))
Asphalt Institute ปรบัปรงุวธิกีารออกแบบทางลาดยางใหม่
ใหโ้ครงสรา้งทางเป็นแบบ Multilayered elastic system และวเิคราะห์
ค่า Stress, Strain ทเีกดิขนึในแต่ละชนัของวสัดุแทนวธิเีอมไพรคิอล
วเิคราะหค์ุณสมบตัขิองวสัดุ เช่น Modulus of Elasticity (E) Poisson
Ratio (µ) และใชโ้ปรแกรม DAMA หาความหนาของโครงสรา้งทาง
ภายใต ้Stress, Strain assumptions ดงันิ
P. 241
Asphalt Institute (Asphalt Institute (19911991))
Assumption 1
• นําหนกั W กดบนผวิทางบรเิวณ
ลอ้ ดว้ยแรงดนัลมยาง P0
• ทาํใหเ้กดิ stress กระจายใน
โครงสรา้งทาง
• และม ีvertical stress ทเีหลอืกดล
งบนดนิคนัทาง P1
P. 241
Asphalt Institute (Asphalt Institute (19911991))
Assumption 2
• นําหนกั W กดบนผวิทาง ทาํให้
โครงสรา้งทางแอ่น
• เกดิ compressive and tensile
stresses
P. 241
Asphalt Institute (Asphalt Institute (19911991))
• Horizontal tensile strains ที
ใตผ้วิทาง
• Vertical compressive strains
ทผีวิดนิคนัทาง
เพอืพฒันาวธิกีารออกแบบAsphalt
Institute Engineers คาํนวณ strains ที
เกดิจากนน. W
สาเหตุของการเกดิ Pavement
distress
P. 242
Pavement DistressPavement Distress
• ค่า strain ในแนวราบมากเกนิไป
• ผวิทางลา้ (Fatigue)
• เกดิรอยแตกในผวิทาง (Fracture or
cracking)
Pavement DistressPavement Distress
• ค่า strain ในแนวดงิมากเกนิไป
• เกดิการทรุดตวัถาวร
• เกดิรอยร่องลอ้บรเิวณผวิทาง
(Distortion or rutting)
Asphalt Institute (Asphalt Institute (19911991))
• กาํหนดคุณสมบตัวิสัดุจากค่า E (modulus of elasticity) และ µ (Poisson Ratio)
• ใชโ้ปรแกรม DAMA หาความหนาของทางทสีามารถรองรบั 2 strainsได ้โดยเปลยีน
เงอืนไขต่างๆไดแ้ก่ วสัดุ นน. ดนิคนัทาง
• จดัทาํ design charts สาํหรบัวสัดุชนิดต่างๆ ใชห้าความหนาของโครงสรา้งทาง
นําหนัก (EAL)
คุณ
สมบ
ัติของ
ดินค
ันท
าง
ความหนา
การวเิคราะห์ด้านการจราจร
1. คาํนวณปรมิาณรถแต่ละประเภท ทจีะมาแล่นบนถนน
ตลอดช่วงอายกุารใชง้าน
i
n
TrrT
11
เมอื Ti = ปรมิาณรถในปีแรกทเีปิดใชง้าน
r = อตัราการเพมิของรถ
n = Design life (year)
ปรมิาณรถทงัหมด = growth factor x ปรมิาณรถปีแรก
คาํนวณหา EAL ออกแบบ ตามขนัตอนดงันี
P. 243
2. หา % รถบรรทุกทคีาดว่าจะมาใชถ้นนใน Design Lane (ช่องจราจรทคีดิ
ว่าจะมรีถมาใชง้านมากทสีดุ) จากขอ้มลูภาคสนาม หรอืตาราง
การวเิคราะห์ด้านการจราจรP. 243
3. หา Truck Factor ของรถชนิดต่างๆ
คา่เฉลยีเทยีบเทา่เพลาเดยีวมาตรฐาน 18000 ปอนดข์องรถชนิดตา่งๆ
คา่ TF ขนึกบัขนาดและนน.บรรทุกของรถ
การวเิคราะห์ด้านการจราจรP. 244
4. คาํนวณ EAL ออกแบบ
การวเิคราะห์ด้านการจราจรP. 244
EAL ออกแบบ = จาํนวนรถ x Truck Factor x Growth Factor
หรอื คาํนวณค่า EAL ออกแบบจากค่า DTN ในช่วง 20 ปี (DTN x 7300) เมอื DTN ได้
จาก การอ่านค่า monograph ตามวธิขีอง Asphalt Institute 1970
คณุสมบติัของดินคนัทางคณุสมบติัของดินคนัทาง
Asphalt Institute กาํหนดใหท้ดสอบคา่ Modulus of Elasticity หรอื Resilence Modulus (Mr.) ของดนิคนัทางโดยวธิ ีTriaxial Test (AASHTO T274-82)
Mr โดยประมาณคาํนวณไดจ้าก
P. 248
คณุสมบติัของดินคนัทางคณุสมบติัของดินคนัทาง
ถา้ Mr. ของดนิมหีลายค่า
ใหนํ้า Mr มาคาํนวณหาเปอรเ์ซน็ต์มากกว่าหรอืเท่ากบัแลว้ plot กราฟ
เลอืกใหค้่าทเีหมาะสมตามปรมิาณจราจร
P. 249
วิธีทาํ1. หา % มากกว่าหรอื
เท่ากบั2. พลอ็ตกราฟ3. เลอืกค่า % ทเีหมาะสม
กบัปรมิาณจราจร4. หาค่า MR จากกราฟ
Recommended