Rigid Pavement Design Principles | Joints, Dowel Bars & Tie Bars Explained in Hindi


Rigid Pavement Design Principles | Joints, Dowel Bars & Tie Bars Explained in Hindi

Rigid Pavement का design मुख्य रूप से इसकी flexural strength और load transfer efficiency पर निर्भर करता है। Concrete pavements में stresses bending, temperature और shrinkage के कारण develop होते हैं, इसलिए इन्हें accommodate करने के लिए विशेष design principles और components का उपयोग किया जाता है।

Rigid Pavement Design का मुख्य उद्देश्य pavement को इस प्रकार तैयार करना है कि वह traffic loads, thermal stresses, और moisture variations को सहन कर सके बिना किसी structural failure के।

Rigid Pavement Design के मुख्य सिद्धांत (Design Principles)

  • Load को slab action द्वारा distribute किया जाता है।
  • Subgrade को uniform support प्रदान करना आवश्यक है।
  • Temperature और moisture variations से उत्पन्न stresses को joints द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
  • Flexural stresses slab के bottom पर अधिक होते हैं।
  • Load transfer के लिए dowel bars और tie bars का प्रयोग किया जाता है।

1. Load Transfer Mechanism in Rigid Pavement

Rigid Pavement में load transfer slab bending action द्वारा होता है, न कि grain contact से (जैसे flexible pavements में होता है)। Concrete slab wheel load को बड़े area में फैलाकर subgrade तक पहुँचाती है।

Load transfer efficiency joints और reinforcement पर निर्भर करती है। Properly designed joints और dowel bars pavement की performance को बेहतर बनाते हैं।

2. Westergaard Theory (Rigid Pavement Stress Analysis)

Rigid Pavement के design के लिए Westergaard Theory का उपयोग किया जाता है, जो wheel load से उत्पन्न stresses को तीन स्थितियों में विश्लेषित करती है:

  • Interior loading (स्लैब के बीच में)
  • Edge loading (किनारे पर)
  • Corner loading (कोने पर)

Westergaard Stress Formula

σ = (3W / 2πh²) × [1 - (a / l)²]

जहाँ:
W = Wheel load (kg)
h = Slab thickness (cm)
a = Radius of contact area (cm)
l = Radius of relative stiffness = (Eh³ / 12k(1–μ²))^(1/4)

3. Joints in Rigid Pavement (Rigid Pavement में Joints के प्रकार)

Concrete slabs में temperature और shrinkage variations के कारण cracks उत्पन्न होते हैं। इन cracks को control करने के लिए Joints provide किए जाते हैं।

Joints के प्रकार (Types of Joints)

  • Expansion Joints: Slab expansion के लिए gap प्रदान करता है।
  • Contraction Joints: Shrinkage से होने वाले cracks को control करता है।
  • Construction Joints: जब construction दो phases में किया जाए।
  • Longitudinal Joints: Multiple lane pavements में parallel joints।
  • Warping Joints: Temperature difference के कारण बनने वाले stresses को accommodate करते हैं।

Joints की सामान्य दूरी (Joint Spacing)

Joint Type Spacing (m)
Expansion Joint25 – 30 m
Contraction Joint4 – 5 m
Longitudinal Joint3.5 – 4.5 m

4. Dowel Bars in Rigid Pavement

Dowel Bars छोटे steel rods होते हैं जो contraction joints पर लगाए जाते हैं ताकि adjacent slabs के बीच load transfer किया जा सके।

Dowel Bars का उद्देश्य

  • Slabs के बीच load transfer को uniform बनाना।
  • Joint deflection को कम करना।
  • Edge stresses को reduce करना।
  • Pavement की service life बढ़ाना।

Dowel Bar Details (IRC: 58-2015)

Slab Thickness (mm) Dowel Bar Diameter (mm) Length (mm) Spacing (mm)
200–25025450300
250–30032500300
300–35038500300

5. Tie Bars in Rigid Pavement

Tie Bars deformed steel bars होते हैं जो longitudinal joints पर दो adjacent slabs को जोड़ने के लिए लगाए जाते हैं। इनका मुख्य उद्देश्य load transfer नहीं बल्कि slab separation को रोकना होता है।

Tie Bars का उद्देश्य

  • Longitudinal joints को एक साथ बांधे रखना।
  • Slabs में lateral movement रोकना।
  • Shrinkage और temperature contraction से होने वाले separation को रोकना।

Tie Bar Details (IRC: 58-2015)

Pavement Thickness (mm) Tie Bar Diameter (mm) Length (mm) Spacing (mm)
200–25012550600
250–30016650600
300–35020750600

6. Temperature और Moisture Stresses

Rigid Pavement में temperature gradient के कारण warping stresses और moisture variation के कारण curling stresses उत्पन्न होते हैं।

  • Top layer गर्म होने पर upward curling होती है।
  • Night time में slab नीचे की ओर curl करती है।
  • Proper joint spacing और reinforcement से इन stresses को control किया जाता है।

Conclusion

Rigid Pavement Design में load transfer, joints, dowel bars और tie bars का सही उपयोग pavement की performance और life बढ़ाने में अत्यंत महत्वपूर्ण है। Westergaard theory के principles को अपनाकर और IRC: 58-2015 के standards के अनुसार design करने से pavements अधिक durable और cost-effective बनते हैं।

Related Post