ما هو تأثير القصور الذاتي للتربة على الرصف؟
إن الاستجابة الديناميكية لصفيحة الرصف الصلبة يكون بناءً على التربة التي تعمل بالقصور الذاتي، حيث يقدم هذا العمل الاستجابة الديناميكية لصفيحة الرصف المستندة على التربة، والتي يتم أخذ القصور الذاتي في الاعتبار عند تصميم الأرصفة بطرق عقلانية، وهكذا يتم نمذجة الرصيف على شكل صفيحة رفيعة ذات أبعاد محدودة، مدعومة طوليًا بمسامير وجانبية بواسطة قضبان ربط.
لقد تم تصميم الطبقة السفلية من خلال نماذج الأساس من نوع (Pasternak-Vlasov) (نوع ثلاثي المعلمات،) حيث يتم التعبير عن حمل حركة المرور على شكل حمولة ديناميكية مركزة ذات حجم متغير بشكل متناسق، إذ تتحرك بشكل مستقيم على طول اللوحة مع تسارع ثابت، ولقد تم حل المعادلة الحاكمة للمشكلة باستخدام طريقة (Bolotin) المعدلة لتحديد الترددات الطبيعية والأرقام الموجية للنظام، كما يتم استخدام الخصائص المتعامدة للوظائف الذاتية لإيجاد الحل العام للمشكلة.
ومع الأخذ في الاعتبار الحمولة على منتصف اللوحة، حيث أظهرت النتائج أن انحرافات الصفيحة تبلغ أقصى حد لها في منتصف اللوحة، ولكنها ليست فارغة عند حوافها، لذلك لوحظ أن الانحراف انخفض بنسبة 18.33 في المائة عند أخذ قصور التربة في الاعتبار، كما توضح هذه النتيجة المكاسب الاقتصادية المحتملة عند الأخذ في الاعتبار خمول التربة في التصميم الديناميكي للرصيف.
إلى جانب ذلك فقد تعتبر الأرصفة سمة أساسية لنظام الاتصالات الحضرية وتوفر وسيلة فعالة لنقل البضائع والخدمات، اعتمادًا على صلابتها مقارنة بالتربة التحتية، حيث يتم تصنيف الأرصفة على أنها مرنة وصلبة وشبه مرنة، ولتصميم هذه الفئات من الأرصفة، غالبًا ما تستخدم نماذج الطرق العقلانية.
في حالة الأرصفة الصلبة، فإن النماذج الأكثر استخدامًا هي النموذج المرن متعدد الطبقات لبورميستر ونموذج (Westergaard)، بافتراض أن الرصيف عبارة عن صفيحة تستند إلى نوع تربة، حيث تم إجراء الفروق بين صلابة الرصيف والتربة، وذلك بهدف استنتاج أن نموذج (Burmister) بشكل عام لا يعتبر أداة مناسبة لتحليل استجابة الرصيف الصلب، بعد ذلك، فإن نموذج التصميم الكبير المستخدم للرصيف الصلب الحالي هو (Westergaard)، باستخدام نوع تربة (Winkler).
على الرغم من أن نموذج (Winkler) يؤدي إلى نتائج مبسطة نسبيًا، إلا أن له قيودًا خطيرة أولاً، هناك انقطاع في الانحراف بين الجزء المشحون وغير المشحون من لوحة الرصف، ثانيًا فإن أحمال المرور على الرصيف تؤدي إلى تأثيرات بالقصور الذاتي، حيث يجب دعمها بواسطة الرصيف المذكور، وبالتالي فإن نموذج الحمل الساكن لا يعكس بدقة الظروف الفعلية للحمل على الرصيف.
وخلال العقد الماضي، قام العديد من الباحثين بفحص المشكلة على افتراض أن الأحمال ديناميكية، في الدراسات المذكورة أعلاه، كما أن التربة المستخدمة في نمذجة الهيكل هي نوع تربة وينكلر، ولكن وفقًا لدليل تصميم برنامج الولايات المتحدة الوطني لبحوث الطرق السريعة التعاونية، تم تعيين نموذج باسترناك ذو المعلمتين في عام 1998 كأفضل خيار رصف لنمذجة أساس الأرصفة، من هذا المنطلق يبني العديد من الباحثين أعمالهم على استخدام هذا النوع من التربة (Alisjahbana وWangsadinata).
التأثير الديناميكي على التربة:
في معظم النماذج المستخدمة سابقًا، يتم أخذ التأثير الديناميكي في الاعتبار فقط من خلال القصور الذاتي فيما يتعلق بالتربة، حيث يتم إهمال القصور الذاتي في النمذجة الديناميكية لهيكل الرصف، ومع ذلك فقد أخذ (Civalek) في الاعتبار القصور الذاتي للتربة، ولكنه حدد القيم المستقلة الثابتة للمعلمات الجوهرية للتربة، وخلص إلى أن تأثير القصور الذاتي للمؤسسة على الانحراف المركزي للصفيحة المحدودة ليس كبيرًا.
يبحث هذا العمل في الاستجابة الديناميكية لرصيف صلب يرتكز على تربة بالقصور الذاتي، لذلك تم تصميم الرصيف الصلب على شكل صفيحة رقيقة مع مسامير وقضبان ربط في حوافها.
من أجل مراعاة القصور الذاتي، تم تصميم التربة كنوع من ثلاثة معلمات على التوالي، الخصائص المتكاملة في الضغط وفي القص وتقليل كتلة تربة الأساس، حيث يتم نمذجة الظروف الحدودية لهذه الصفائح من خلال علاقتين خطيتين بين السلالات والضغوط عند حواف اللوحة، حيث يتم تحقيق الحل المتجانس للمشكلة من خلال طريقة فصل المتغيرات، بحيث يعطي التراكب حلاً يفي بشروط الحدود، ونظرًا لأن التشوه يتم التعبير عنه كمنتجات (eigenfunctions)، يتم الحصول على حل المشكلة الديناميكية بناءً على خصائص التعامد للوظائف الذاتية، كما يتم الحصول على الحل العام للمشكلة من الخصائص المحددة لوظيفة دلتا ديراك.
