ب
بنيان دوكس

شيت تصميم سماكات طبقات الرصف الأسفلتي للطرق وحساب معاملات الطبقات وفق AASHTO إكسيل

إعداد ومراجعة: المكتب الفني الهندسي — بنيان دوكس متوافق مع Excel 2016–365 & Google Sheets دليل تصميم الرصف الإنشائي للجمعية الأمريكية لمسؤولي الطرق والنقل (AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993)
حمل شيت تصميم سماكات طبقات الرصف الأسفلتي للطرق وفق دليل AASHTO 1993 وكود الطرق السعودي إكسيل لحساب معاملات الطبقات والرقم الإنشائي SN وحصر كميات الأسفلت والأساس.
الانتقال لتحميل الملف مجاناً (.XLSX)
جاري تحميل المعاينة التفاعلية الحية لشيت الإكسيل وكافة الصفحات والمعادلات...

تحميل مجاني مباشر

بدون تسجيل بريد • ملف قابل للتعديل

xlsx
شيت_تصميم_سماكات_طبقات_الرصف_الأسفلتي_AASHTO.xlsx
الحجم: 75 KB • متوافق مع الأوفيس
fx

المعادلات الهندسية ومنطق الحساب المضمن في الشيت

الدوال والمعادلات المبرمجة داخل هذا النموذج (جاهزة للنسخ بنقرة واحدة):

معادلة الأحمال المحورية المكافئة التراكمية (Design ESALs W18)
W18 = AADT × %Trucks × DD × DL × 365 × [((1+g)^n - 1) / g] × TF

المعادلة الأساسية لتقدير عدد المحاور القياسية المكافئة لحمولة 18,000 رطل (80 كيلو نيوتن) المتوقعة في الحارة التصميمية خلال عمر المشروع (n سنة).

معادلة AASHTO 1993 الأساسية لتصميم الرصف المرن (Structural Number Equation)
log10(W18) = ZR·S0 + 9.36·log10(SN+1) - 0.20 + [log10(ΔPSI / 2.7) / (0.40 + 1094 / (SN+1)^5.19)] + 2.32·log10(Mr) - 8.07

المعادلة الرياضية الضمنية الحاكمة لتحديد الرقم الإنشائي المطلوب (SN) استناداً إلى موثوقية الرصف والتربة التحتية وفقدان مستوى الخدمة.

معادلة الرقم الإنشائي الفعلي الموفر للطبقات (SN Provided)
SN_prov = a1·D1 + a2·m2·D2 + a3·m3·D3 + a4·m4·D4

حاصل جمع كفاءة كافة طبقات الرصف الإنشائية حيث (ai) معامل كفاءة الطبقة، و(mi) معامل الصرف، و(Di) سماكة الطبقة بالبوصة.

معامل مرونة التربة الطبيعية التحتية (Subgrade Resilient Modulus Mr)
Mr (psi) = 1500 × CBR

العلاقة التجريبية المعتمدة في كود AASHTO لتحويل نسبة تحمل كاليفورنيا للتربة الطبيعية (CBR <= 10%) إلى معامل مرونة استاتيكي بوحدة psi.

معاينة تخطيط الطباعة الكامل لورقة العمل (.XLSX)

مقاس الطباعة القياسي A4
معاينة شيت تصميم سماكات طبقات الرصف الأسفلتي للطرق وحساب معاملات الطبقات وفق AASHTO إكسيل - حصر الكميات والأعمال الترابية بصيغة XLSX جاهز للتحميل والتعديل
File: شيت_تصميم_سماكات_طبقات_الرصف_الأسفلتي_AASHTO.xlsx تحميل الملف الكامل (.XLSX) ←

مثال تطبيقي واقعي: تصميم قطاع رصف طريق شرياني رئيسي مزدوج بحارتين وعمر 20 سنة

المعطيات والبيانات الهندسية للمسألة: مشروع إنشاء طريق رابط رئيسي بين مدينتين، متوسط الحجم المروري اليومي الأولي AADT = 16,500 مركبة/يوم، نسبة الشاحنات الثقيلة 18%، معدل النمو السنوي للمرور 4.0%، عمر التصميم الإنشائي 20 سنة، نسبة التوزيع الاتجاهي DD = 0.50، ومعامل الحارة التصميمية DL = 0.85، وعامل حمولة الشاحنة TF = 1.95. نتائج فحص التربة أظهرت نسبة CBR = 7% لطبقة التأسيس الطبيعية. المطلوب: حساب إجمالي W18، والرقم الإنشائي المطلوب وفق AASHTO بموثوقية 90%، وتحديد سماكات الطبقات وحصر كميات وتكاليف الكيلومتر الطولي.
1

1. حساب معامل نمو المرور وإجمالي الأحمال المحورية التراكمية W18

معامل النمو G = ((1 + 0.04)^20 - 1) / 0.04 = 29.778 | عدد المحاور W18 = 16,500 × 0.18 × 0.50 × 0.85 × 365 × 29.778 × 1.95
النتيجة: إجمالي الأحمال W18 = 26,677,000 محور مكافئ (يندرج ضمن فئة المرور الثقيل جداً Very Heavy).
2

2. حساب معامل مرونة التربة Mr وتطبيق معادلة AASHTO

معامل المرونة Mr = 1500 × 7 = 10,500 psi | المدخلات: R = 90% (ZR = -1.282)، S0 = 0.45، p0 = 4.2، pt = 2.5 (ΔPSI = 1.70)
النتيجة: الرقم الإنشائي المطلوب المحسوب: SN Required = 4.86 بوصة.
3

3. توزيع السماكات على الطبقات الإنشائية والتحقق من الحدود الدنيا

طبقة سطحية ACWC (5 سم = 1.97 بوصة، a1 = 0.44 -> SN1 = 0.87) | طبقة رابطة ACBC (7 سم = 2.76 بوصة، a2 = 0.40 -> SN2 = 1.10) | أساس حصوي Base (20 سم = 7.87 بوصة، a3 = 0.14 -> SN3 = 1.10) | أساس مساعد Subbase (25 سم = 9.84 بوصة، a4 = 0.11 -> SN4 = 1.08)
النتيجة: إجمالي السماكة = 57 سم (الأسفلت 12 سم والأساس 45 سم) | الرقم الإنشائي الموفر SN_prov = 4.15 بوصة (يتم رفع الأساس الحصوي إلى 25 سم والمساعد إلى 30 سم للوصول لـ SN = 4.95 بوصة محقق ✅).
4

4. حصر كميات ومقايسة الكيلومتر الطولي (عرض رصف 19.60 م)

مسطح الرصف = 1,000 × 19.60 = 19,600 م² | أسفلت سطحي 5 سم = 2,332 طن | أسفلت رابط 7 سم = 3,293 طن | أساس ركامي 20 سم = 4,040 م³ | أساس مساعد 25 سم = 5,200 م³ | طبقة تشريب MC-70 = 20,000 م² | طبقة لصق RC-70 = 19,600 م²
النتيجة: إجمالي تكلفة الكيلومتر التقديرية = 1,745,000 ر.س (بدون ضريبة) و 2,006,750 ر.س (شاملة الضريبة 15%) بمعدل 102.38 ر.س/م².

طريقة الاستخدام وخطوات التطبيق العملي

1

معاينة الشيت وتجربة الأرقام أولاً:

استخدم جدول المعاينة التفاعلية الحية أعلاه (أو وضع ملء الشاشة 100%) لتجربة إدخال أرقام مشروعك واختبار المعادلات مباشرة.

2

تحميل الشيت وفتحه على جهازك:

قم بتنزيل الملف عبر زر التحميل المباشر وفتحه بواسطة Microsoft Excel أو Google Sheets.

3

إدخال البيانات الأساسية للمشروع:

قم بتعديل اسم المشروع، التاريخ، وفئات الأسعار في الخلايا المخصصة للإدخال؛ بينما تُحسب كافة الإجماليات تلقائياً.

4

الطباعة المباشرة بمقاس A4:

تم ضبط هوامش الصفحات وحدود الطباعة مسبقاً على مقاس A4، فقط اضغط Ctrl+P للطباعة أو التصدير بصيغة PDF.

قائمة الفحص والاستلام الهندسي وأفضل الممارسات

  • ✓ التحقق من صحة بيانات التعداد المروري وحصر نسبة الشاحنات الثقيلة من واقع محطات الوزن ومسوح المرور.
  • ✓ إجراء اختبارات نسبة تحمل كاليفورنيا (CBR) على عينات مدموكة ومغمورة بالمياه لـ 4 أيام لمحاكاة أسوأ الظروف التشغيلية.
  • ✓ التأكد من أن سماكات الطبقات المختارة لا تقل عن الحدود الدنيا المحددة في جدول AASHTO 3.5 وكود الطرق السعودي SBC 303.
  • ✓ مراجعة معاملات الصرف (mi) بناء على كفاءة شبكة تصريف مياه الأمطار والنسبة المئوية للوقت المعرض للتشبع المائي.
  • ✓ مطابقة أسعار التوريد والمصنعيات في شيت الإعدادات مع عروض أسعار محطات الخلط والكسارات المعتمدة في منطقة المشروع.
  • ✓ التحقق من توقيع واعتماد مهندس استشاري الطرق وممثل وزارة النقل قبل اعتماد أمر المباشرة بالفرد.

أخطاء شائعة في الموقع والمكتب الفني وطرق تلافيها

• الاعتماد على قيمة CBR جافة دون غمر العينات بالماء لمدة 96 ساعة في المختبر.

الحل الهندسي: يؤدي ذلك إلى تضخيم قدرة تحمل التربة واستنتاج رقم إنشائي غير كافٍ يسبب هبوط الطريق وانهياره السريع عند هطول الأمطار أو ارتفاع منسوب المياه الجوفية؛ ويجب إلزام المختبر بإجراء فحص Soaked CBR.

• إهمال معامل التوزيع على الحارات (DL) وتطبيق كامل أحمال المرور على حارة واحدة في الطرق متعددة الحارات.

الحل الهندسي: ينتج عن ذلك زيادة غير مبررة في سماكات الرصف وتكاليف باهظة؛ حيث يوزع كود AASHTO الشاحنات بنسبة 80% إلى 90% للحارة الخارجية في الطرق ذات الحارتين، و 60% إلى 80% في الطرق ذات 3 حارات فأكثر.

• فرد الخلطة الأسفلتية في درجات حرارة متدنية تقل عن 120 درجة مئوية أو أثناء هطول الأمطار.

الحل الهندسي: يمنع ذلك الوصول إلى نسبة الدمك المطلوبة (97% من مارشال) ويترك فراغات هوائية تتجاوز 7% مما يؤدي إلى تفكك الحبيبات (Raveling) وظهور الحفر والتخدد؛ ويلزم فحص درجة الحرارة بمقياس رقمي معتمد قبل السماح بدخول الرصاصات.

• عدم ترك طبقة التشريب (Prime Coat MC-70) لتجف وتتغلغل لمدة 24 إلى 48 ساعة قبل فرد الأسفلت.

الحل الهندسي: فرد الأسفلت الساخن فوق بيتومين سائل لم يتبخر مذنبه يؤدي إلى حدوث انزلاق بين طبقة الأساس والأسفلت وتكون فقاعات غازية تسبب تموج سطح الطريق؛ ويجب التأكد من جفاف السطح تماماً واكتسابه اللون الأسود المائل للبني الداكن.

الأسئلة الشائعة حول النموذج

ما هو الرقم الإنشائي للرصف (Structural Number - SN) وما فائدته؟

الرقم الإنشائي (SN) هو مؤشر رقمي لا بعدي يعبر عن المتانة الإنشائية الكلية المطلوبة لطبقات الرصف لحماية التربة التحتية من الإجهادات المفرطة وتحمل الأحمال المحورية المتوقعة دون تدهور يتجاوز الحد الحرج. يتم استنتاجه من معادلة AASHTO ويمثل مجموع حاصل ضرب سماكة كل طبقة بالبوصة في معامل كفاءتها الإنشائية ومعامل الصرف: SN = a1·D1 + a2·m2·D2 + a3·m3·D3.

كيف يتم تحويل نسبة تحمل كاليفورنيا (CBR) إلى معامل المرونة (Mr) في الشيت؟

وفق دليل AASHTO 1993، تستخدم العلاقة القياسية Mr = 1500 × CBR (بوحدة رطل/بوصة مربعة psi) للتربة الحبيبية الناعمة ذات CBR أقل من أو يساوي 10%. أما للتربة ذات القيم الأعلى، فيمكن استخدام علاقة NCHRP: Mr = 2555 × CBR^0.64، أو الاعتماد على نتائج الفحص الديناميكي لجهاز الحمل الدوري Resilient Modulus Test بالمختبر.

ما الفرق بين طبقة التشريب (Prime Coat) وطبقة اللصق (Tack Coat)؟

طبقة التشريب (Prime Coat) تستخدم أسفلت سائل منخفض اللزوجة (غالباً MC-70) وتُرش فوق طبقة الأساس الركامي الحصوي لاختراق الفراغات وتثبيت السطح ومنع تسرب الرطوبة بمعدل 1.0 - 1.5 كجم/م². أما طبقة اللصق (Tack Coat) فتستخدم مستحلب أسفلتي سريع التكسر أو RC-70 وتُرش بمعدل خفيف (0.25 - 0.40 كجم/م²) بين الطبقات الأسفلتية لضمان الالتصاق ومنع الانزلاق الأفقي بينها.

هل يغني شيت AASHTO 1993 عن طريقة التصميم الميكانيكية التجريبية (MEPDG)؟

دليل AASHTO 1993 لا يزال هو المرجع الرسمي والمعتمد في غالبية مواصفات وزارات النقل والبلديات في المملكة العربية السعودية ومصر ودول الخليج للمشاريع التنفيذية. أما طريقة MEPDG فتستخدم في الأبحاث والمشاريع العملاقة المعقدة، والنتائج الناتجة عن AASHTO 1993 متوافقة تماماً وتوفر هوامش أمان هندسية مجربة ومستقرة.