chapter 8 flexible pavement

Pavement Design

Chapter 8 Flexible Pavement

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

Flexible Pavement

Asphalt Institute 1970

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

Fig 8.13 Load Equivalency Factor เพือหานน.เพลามาตรฐาน

P224

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


ดนิถมใตจ้ากความลกึ15 cm.


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

P229

Fig 8.16 ความ

หนาขนัตาํของผิว

ทาง

กรณีใช้หินคลกุ

บดอดัแนน่

(untreated Base)

เป็นพืนทาง

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


P232

หาค่า ITN จาก Nomograph

P232

8 ถา้ ITN <10 และจาํนวนรถเลก็ม ี% สงูมาก ใหป้รบัแกค้่า ITN


Ex. 8.4

กาํหนด

Light Trucks in

Design lane =

20,000 veh.

ITN = 8

จงปรบัแกค้่า ITN

ITN corrected = 9.5

P232


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

NomographNomograph หาค่า หาค่า TATA

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

EX EX 88..66

Continue from 8.5

CBR Test = 7%

TA = ?

EX EX 88..77

From 8.5

ถ้ากําหนดอายกุารใช้งาน 6 ปี

ควรกําหนดความหนาของ TA เทา่ไร

Flexible Pavement Design

Asphalt Institute (1991)


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


Assumption 1

• นําหนกั W กดบนผวิทางบรเิวณ

ลอ้ ดว้ยแรงดนัลมยาง P0

• ทาํใหเ้กดิ stress กระจายใน

โครงสรา้งทาง

• และม ีvertical stress ทเีหลอืกดล

งบนดนิคนัทาง P1

P. 241


Assumption 2

• นําหนกั W กดบนผวิทาง ทาํให้

โครงสรา้งทางแอ่น

• เกดิ compressive and tensile

stresses

P. 241


• 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)


• 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


การวเิคราะห์ด้านการจราจร

Truck Factor

P. 245/ P252

4. คาํนวณ EAL ออกแบบ


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

P. 248

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

chapter 8 flexible pavement

Documents