دانشکده فنی ومهندسی

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی‌ارشد “M.Sc”

مهندسی عمران-گرایش راه و ترابری

عنوان:

پایداری حرکت کامیون روی انواع مختلف قوس افقی در ترکیب با قوس قائم

 

چکیده

از آنجائیکه قوس‌‌های افقی جزء مهمترین اجزای طرح هندسی راه‌ها می‌باشند و بطور گسترده در نقاط مختلف جاده‌های کشور مورد بهره گیری قرار می‌گیرند و از طرفی در بسیاری از موارد، محل قرار گیری این قوس‌ها در تلاقی با محل قرارگیری شیبها و قوس‌های قائم می‌باشد در این پژوهش با بهره گیری از نرم افزار Truck SIM که امروزه یکی از کامل ترین و پرکاربرد ترین برنامه‌های شیبه‌سازی حرکات وسایل نقلیه سنگین می‌باشد، آغاز به مدلسازی حرکت دو نوع متفاوت از انواع کامیون (1-کامیون جامدار(Dump truck) 2-کامیون مفصل دار wb-15) در طول حرکت بر روی قوس های افقی ساده و معکوس با شیب طولی صفردرصد ، و تعیین شتاب جانبی[1] این وسایل نقلیه می پردازیم.سپس مدلسازی را بر روی قوس های افقی یادشده که در ترکیب با شیب‌ها و قوس های قائم قرار خواهند گرفت ادامه داده و دراین حالت نیزمقادیر شتاب جانبی را تعیین می کنیم.

در انتها ضمن مقایسه شتاب های جانبی بدست آمده در دو حالت قوس افقی بدون شیب و شیبدار و اصلاح روابط تعیین حداقل شعاع قوس افقی موجود در آیین نامه های رایج طرح هندسی راه ها ، مقادیر افزایش شعاع لازم در قوس های سه بعدی(قوس افقی در ترکیب با قوس قائم) را از طریق تحلیل نتایج خروجی در برنامه SPSSتعیین می نمائیم.

کلمات کلیدی : قوس سه بعدی،وسیله نقلیه طرح،شتاب جانبی، مدلسازی، شبیه ساز Truck SIM

1-1- تعریف کلی مسأله

طراحی هندسی راه باتوجه به ایجاد هماهنگی میان اجزای آن کاری دشوار می باشد؛ این اجزا شامل عناصری مانند سرعت طرح- عرض شانه- قوس‌های افقی[2]– شیب‌های طولی – شیب‌های عرضی- عرض آزاد- عرض خط عبور- ابنیه فنی- قوس‌های [3]– حداقل فاصله دید توقف- بر بلندی و ارتفاع آزاد می‌باشند، کلیه عوامل ذکر گردیده از نوع معیارهای اجباری در طراحی هندسی راه می‌باشند[1].

مهمترین هدف یک طرح هندسی دقیق، امنیت بالا و بی‌خطر بودن طرح با تکیه بر هماهنگی دقیق میان اجزای طرح می باشد؛

هزینه طرح نیز از نکات مهم در طراحی هندسی می‌باشد. در کل برای رسیدن به یک طرح مطلوب و بهینه می‌بایست هماهنگی کامل میان میعارهای فنی – معیارهای اقتصادی و عوامل محیطی صورت پذیرد.

قوس‌های افقی و قائم (پیچ‌ها و خم‌ها) دو جزء مهم طرح هندسی راه می‌باشند؛ قوس افقی نمایی از انحنای راه در امتداد پلان آن می باشد در حالی‌که قوس قائم مقطع طولی از راه می باشد و فرورفتگی و برآمدگی آن را در امتداد مسیر نشان می‌دهد؛ قوس افقی شامل مماس (خط مستقیم) و منحنی افقی غیرمستقیم می باشد که دو خط مماس در طرفین را به تنهایی و یا با کمک منحنی‌های اتصال به هم متصل می کند؛

برای دانلود فایل ورد متن کامل اینجا کلیک کنید
شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

قوس قائم شامل خط مستقیم مماس (مسطح- سربالایی یا سر پائینی) و یک منحنی سهمی‌وار گنبدی یا کاسه‌ای می باشد که خطوط مماس را به هم وصل می کند؛ از دیگر موارد اساسی تشکیل دهنده اجزای طرح هندسی راه، مقطع عرضی آن می‌باشد که مشخصات پهنا – شیب عرضی سواررو- شانه‌ها- کانال‌ها- میانه و پیاده‌رو را به وضوح مشخص می کند؛زمانی که وسیله نقلیه در امتداد قوس افقی حرکت می کند نیروی گریز از مرکز را به سمت خارج از مرکز قوس تجربه می کند که این نیرو به گونه عکس با شعاع قوس متناسب می باشد؛ نیروهای مقاوم در برابر نیروی گریز از مرکز، شامل اثر متقابل نیروی اصطکاک بین لاستیک ماشین و کف خیابان و وزن وسیله نقلیه می باشد که باعث پایداری وسیله نقلیه در طول مدت حرکت آن بر روی قوس افقی می شوند؛

اثر متقابل نیروی اصطکاک بین لاستیک ماشین و رو‌سازی جاده بستگی به فاکتورهائی از قبیل وضعیت سطح جاده- شرایط آب و هوایی- مشخصات لاستیک و دینامیک وسیله نقلیه دارد؛

قسمتی از مولفه، وزن خودرو که به گونه موازی با سطح جاده اقدام می کند، بستگی به میزان شیب عرضی جاده(دِوِر) دارد.

1-2- نیاز به مطالعه در مورد مسأله

در حال حاضر از مدلی به نام(PM) Point mass برای طراحی شعاع حداقل قوس‌های افقی در آئین‌نامه‌های طراحی هندسی مانند AASHTO بهره گیری می گردد؛ در این مدل جرم وسیله نقلیه را نزدیک به جرم یک نقطه در نظر گرفته و بدون در نظر داشتن نحوه توزیع نیروی اصطکاک بین چرخ‌های داخلی و بیرونی و دیگر مشخصات وسیله نقلیه طرح، نیروهای وارده بر جرم نقطه‌ای را محاسبه و براساس آن حداقل شعاع لازم برای پایداری جرم در طول حرکت روی قوس افقی را بدست می‌آورند؛ این روش شاید به صورت کلی جوابگوی نیازهای طراحی می‌باشد، اما از لحاظ علمی و باتوجه به مشخصات ویژه وسایل نقلیه و تفاوت‌های زیاد بین خودروها، مناسب نمی‌باشد. بین کامیون‌ها و خودروهای سواری از نظر سایز، اندازه لاستیک و مشخصات لاستیک تفاوت‌های آشکاری هست؛

اگرچه اصطکاک در هر چهار چرخ اتومبیل تقریباً برابر می باشد، اما در کامیون اصطکاک چرخها به گونه گسترده‌ای تغیر می کند؛ از طرفی یک وسیله نقلیه سنگین مثل کامیون جهت حرکت روی جاده به 10% اصطکاک بیشتر نسبت به ماشین‌های سواری نیازمند می باشد؛

از معایب مدل PM این می باشد که آستانه غلطیدن وسایل نقلیه را مشخص نمی‌کند؛ آستانه غلطیدن در خودروهای سواری نسبتاً بالاست و این خودروها قبل از غلطیدن بر روی جاده می‌لغزند(سر می‌خورند)؛ اما غلطیدن در کامیونها مسأله بسیار مهمی می باشد، زیرا این‌گونه خودروها باتوجه به وضعیت و مشخصات بدنه و بار، مرکز جرم بالاتری نسبت به خودروهای سواری دارند؛

مطالعات نشان داده آستانه غلطیدن در کامیونها تقریباً حدود g3/0 می‌باشد[48] . یعنی اگر کامیونی یک قوس افقی با شعاع 39 متر را طی می کند که در آن سرعت طرح می‌باشد، شتاب جانبی وارده به وسیله نقلیه در حدود g17/0است و این خودرو می‌تواند تا حد g13/0 شتاب جانبی اضافی را تحمل کند بدون اینکه واژگون گردد؛

یکی دیگر از محدودیت‌های مدل PM این می باشد که محاسبات قوس‌های معکوس و مرکب به تنهایی و یا در ترکیب با قوس‌های قائم را اظهار نکرده می باشد در صورتی که چنین قوس‌هایی کاربردهای فراوانی در طبقه‌بندی انواع مختلف راه‌ها و بزرگراه‌ها دارند.

در راهنمای طرح هندسی جاری مورد بهره گیری برای این‌گونه قوس‌ها، تنها به رعایت حداکثر مقدار 5/1 برای نسبت بین شعاع بزرگترین و کوچکترین شعاع قوس‌های معکوس و مرکب تصریح شده می باشد بدون اینکه هیچ توجهی به مشخصات و ویژگی‌های وسیله نقلیه بشود؛

دیدگاهتان را بنویسید