Farklı trafik, zemin, malzeme ve iklim koşulları için mekanistik-ampirik (M-E) yöntemle tasarlanan derzli donatısız rijit üstyapı sistemlerinin karşılaştırılması

Hande Işık Öztürk, Emine Bilge Tan, Emin Şengün, İsmail Özgür Yaman
573 62

Öz


Artan bilgi birikimine bağlı olarak yol üstyapı tasarımlarında da deney ve gözlemlere dayanan geleneksel ampirik katalog yöntemler, yerini yeni nesil mekanistik-ampirik (M-E) tasarım yöntemlerine bırakmaktadır. M-E tasarım yönteminde özellikle iklim, trafik ve çevresel etkilerden dolayı üstyapı üzerinde meydana gelecek gerilme, gerinim ve deformasyonlar uzun vadede hesaplanarak çatlak, faylanma ve pürüzlülük gibi üstyapı performansını etkileyen zamana bağlı bozulmalara dönüştürülmektedir. Tasarım dönüştürülen bu bozulmalara göre gerçekleşmektedir. Fakat bu yöntemde istenen verilerin detayı ve miktarı, gelişmekte olan ülkelerde üstyapı yönetim sistemlerindeki eksiklikler nedeniyle uygulanabilirliğini zorlaştırmaktadır. Bu sebeple Türkiye gibi birçok gelişmekte olan ülke hem rijit hem de esnek üstyapı tasarımında Amerikan Karayolları Birliği (AASHTO) tarafından geliştirilen ampirik AASHTO 1993 tasarım yöntemini günümüzde halen kullanmaktadır. Bu çalışma kapsamında, Türkiye’deki farklı iklim sınıflarını yansıtan on farklı il bölgesi (İstanbul, Afyonkarahisar, Mersin, İzmir, Rize, Eskişehir, Erzurum, Konya, Kayseri, Şanlıurfa) için 20 ve 40 yıllık servis süresilerinde farklı trafik, zemin ve beton dayanım sınıfının derzli donatısız üstyapı tasarım kalınlığına ve derz aralıklarına etkileri M-E tasarım yöntemi ile belirlenmiştir. Her bölge için, üç farklı trafik hacmi (YOGKT-1000-7500-15000), üç farklı zemin tipi (A-1-b, A-2-6, A-7-5), iki farklı beton dayanım sınıfı (C30, C40) için toplam 360 tasarım yapılmıştır. Analizler sonucunda, M-E tasarım yönteminin geleneksel AASHTO 93 Ampirik yönteminden en önemli farklarından birisi olan iklim etkisinin, üstyapı tasarımlarında oldukça etkili olduğu görülmüştür. Dolayısıyla farklı iklim koşullarında; zemin tipinin, trafik hacminin ve beton dayanım sınıfının; plaka kalınlığına ve derz aralığına etkisi açıkça bu çalışma kapsamında ortaya konmuştur. Buna ek olarak, AASHTO 93 ampirik yönteminde derz aralıkları tecrübe ve gözlemlere dayalı olarak öngörülebilmektedir. Fakat M-E tasarım yöntemiyle derz aralıklarının tespit edilebilmesi ülkemiz gibi beton yol deneyimi olmayan ülkeler için büyük avantaj sağlayacaktır. Bu çalışmanın bir başka çıktısı da beton plakanın malzeme özelliklerinin tasarım üzerinde çok büyük etkisi olması sebebiyle M-E yöntemiyle daha yenilikçi malzemelerin beton yol inşaatında kullanılmasının mümkün olmasıdır.


Anahtar kelimeler


Derzli donatısız rijit üstyapı (JPCP); mekanistik-ampirik (M-E) tasarım; iklim; plaka kalınlığı;derz aralığı

Tam metin:

PDF


Referanslar


Huang YH. Pavement analysis and design, Parentice Hall, A.B.D., 1993.

Shook JF, Fang H-Y. Cooperatıve Materıals Testıng Programs at the AASHO Road Test. Highway Research Board Spec. Rep. 1961.

NCHRP Project 1-37A Report. Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures,. 2004.

Ciro C. Local Calibration and Implementation of the Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide for Flexible Pavement Design. Journal of Transportation Engineering 2012.

Elshaeb MA, El-Badawy SM, Shawaly E-SA. Development and Impact of the Egyptian Climatic Conditions on Flexible Pavement Performance. American Journal of Civil Engineering and Architecture,2:115–21. doi:10.12691/ajcea-2-3-4,2014.

Sadek HA, Masad EA, Sirin O, Al-Khalid H, Sadeq MA, Little D. Implementation of mechanistic-empirical pavement analysis in the State of Qatar. International Journal of Pavement Engineering,15:495–511, 2014.

Meteroloji Genel Müdürlüğü. İklim Sınıflandırmaları,Türkiye, 2014. https://www.mgm.gov.tr/FILES/iklim/iklim_siniflandirmalari.pdf.

Kottek M, Grieser J, Beck C, Rudolf B, Rubel F. World map of the Köppen-Geiger climate classification updated. Meteorol Zeitschrift,15:259–63, 2006.

Turkish State Meteorological Service. Weather Statistic for 1950-2015 Period in City: Normal and Extreme Recordings, http://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme,2016.

Martínez-Echevarría Romero MJ, Tafur Garro NM, Gallardo Zevallos G. Implementation of the mechanistic–empirical pavement design in northern Peru using a calibration coefficient for the International Roughness Index, Constr. Build. Mater., 102:270–80. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.167. 2016

Özen, M., Tüydeş H. Indicators of Concrete Roads Potential in Turkey. CemenTürk, 2014.

Turkish State Railways. Logistic Hub Locations of Turkey. 2016.

Turkish General Directorate of Highways. International Highway Network Map of Turkey. 2016.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) NCDC. Annual, Seasonal and Monthly Normals in 1980-2010. 2016.

Rui L, W. SC, Barton F. Sensitivity of Predicted Pavement Performance to Climate Characteristics. Airfield Highway Pavement, doi:10.1061/9780784413005.062, 2013.

Dzotepe GA, Ksaibati K. The effect of environmental factors on the implementation of the mechanistic-empirical pavement design guide (MEPDG). Mountain-Plains Consortium; 2011.

Papagiannakis A, Masad E. Pavement Design and Materials. JohnWiley&Sons. Inc NewJersey 2008.

Yeğinboğa A. Türkiye’nin İlk Beton Karayolları. 2. Ankara: TÇMB / AR-GE ENSTITÜSÜ; 2010.

Schwartz CW, Li R, Kim S, Ceylan H, Gopalakrishnan K. Sensitivity evaluation of MEPDG performance prediction 2011.




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.