بهینه سازی ضخامت لایه های زیراساس و اساس در سازه روسازی آسفالتی با استفاده از تحلیل های اقتصادی-مکانیکی

لایه های زیراساس و اساس به عنوان اجزای حیاتی در سازه روسازی انعطاف پذیر نقش بسزایی در توزیع تنش های ناشی از بار ترافیکی و محافظت از بستر خاکریز ایفا می کنند. طراحی ضخامت این لایه ها تاثیر مستقیمی بر عملکرد طولانی مدت، هزینه ساخت و تعمیرات و نگهداری روسازی دارد. هدف از این مطالعه ارائه یک چارچوب بهینه سازی برای تعیین ضخامت اقتصادی مکانیکی لایه های زیراساس و اساس است. در این راستا از نرم افزار تحلیل روسازی KENLAYER برای مدلسازی رفتار مکانیکی سازه روسازی تحت بارگذاری استاندارد محور تک (۸.۲ تن) استفاده شد. معیارهای خرابی مورد بررسی بر اساس دستورالعمل سازی راه سازی ایران طرح روسازی راه های آسفالتی، نشریه (۲۳۴) و راهنمای AASHTO شامل فرورفتگی در سطح آسفالت رویی و کرنش کششی در زیر لایه آسفالت و کرنش فشاری در سطح بستر خاکریز بود. با استفاده از روابط فرسودگی عمر خستگی و تغییر شکل دائمی لایه ها محاسبه گردید. برای بخش اقتصادی هزینه های اولیه ساخت شامل هزینه مواد و اجرای لایه های مختلف و هزینه های دوره ای تعمیر و نگهداری در یک افق تحلیل ۲۰ ساله با نرخ تنزیل ۵% به ارزش فعلی محاسبه شد. یک الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر جستجوی مستقیم برای یافتن ترکیبی از ضخامت های لایه اساس و زیراساس که در عین برآوردن معیارهای عملکردی، کمترین هزینه چرخه عمر (LCC) را داشته باشد توسعه داده شد. نتایج به دست آمده برای یک پروژه نمونه با ترافیک متوسط ۱۰ میلیون محور معادل استاندارد در طول عمر طراحی نشان داد که افزایش ضخامت لایه اساس در مقایسه با لایه زیراساس، در شرایط یکسان تاثیر بیشتری بر کاهش کرنش های بحرانی و افزایش عمر سازه دارد. سناریوی بهینه پیشنهادی توسط مدل منجر به کاهش ۱۵ درصدی در هزینه چرخه عمر در مقایسه با طرح معمول بر اساس نشریه ۲۳۴ شد. این مطالعه اهمیت رویکرد یکپارچه مهندسی اقتصادی در طراحی روسازی را خاطرنشان ساخته و نشان می دهد که بهینه سازی می تواند ضمن تضمین عملکرد فنی صرفه جویی قابل توجهی در منابع ملی به همراه آورد.

Keywords:

بهینه سازی , روسازی , ضخامت لایه اساس و زیراساس , هزینه چرخه عمر (LCC) , تحلیل مکانیکی- اقتصادی , نشریه ۲۳۴