Karayolu üstyapılarında taşıma gücü düşük taban zeminine sahip kesimlerde geogrid kullanımının üstyapı yapısal performansına etkisi
The effect of using geogrid on pavement structural performance in highway pavements with low bearing capacity subgrade
Yazar: SÜLEYMAN GÖKOVA
Danışman: PROF. DR. MEHMET SALTAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Karayolu üstyapı tabakaları ara yüzeylerinde kullanılan geosentetikler, geçtiğimiz yıllarda üstyapı performansının artırılmasında güvenilir bir alternatif haline gelmiştir. Geosentetiklerin başarılı kullanımı, doğru yerleştirildiğinde ve kullanıldığında, üstyapının servis ömründe ve yapısal performansında da önemli bir artışa neden olmaktadır. Teknolojik gelişmeler doğrultusunda mühendislik uygulamalarında da sayısız ilerlemeler ve yenilikler ortaya çıkmış, özellikle kullanılan malzemelerde hızlı gelişmeler sağlanmıştır. Üretim kalitesindeki artış, uygulama hızı, zamandan tasarruf, erişim kolaylığı ve ekonomiklik gibi avantajlarından dolayı geosentetiklerin kullanımı hızla artmıştır. Geosentetikler karayolu üstyapısında ayırma ve güçlendirme fonksiyonları ile kullanılmaktadır. Bir geosentetik türü olan geogridler daha çok üstyapı güçlendirme çalışmalarında tercih edilmektedir. 

Bu çalışmada; geogridlerin özellikle düşük taban zemini taşıma gücüne sahip karayolu üstyapılarında güçlendirme amacıyla kullanılabilmesi için laboratuvar ortamında gerçek boyutlu numuneler kullanılarak hazırlanan deney numuneleri üzerinde performanslarının belirlenmesi için deneyler gerçekleştirilmiştir. 

Yapılan çalışmada, karayollarında güçlendirme amaçlı kullanılan geogridlerin, gerçek trafik yükleri altında performansını test edebilmek için laboratuvar ortamında geogridsiz ve geogrid uygulamalı olmak üzere temsili üstyapılar inşa edilmiş ve hareketli tekerlek yüklemesine maruz bırakılmıştır. Üstyapıların yapısal performansını karşılaştırabilmek için performans göstergesi olarak üstyapıların kalıcı deformasyon dirençleri kullanılmıştır. Bunun için üstyapıya uygulanan tekerlek yükünün belirli tekrarlarından sonra üstyapı yüzeyinde deformasyon ölçümü yapılmıştır. Çıkarılan yüzey profillerinden tekerlek izi derinlikleri hesaplanmış ve belirli yük tekrarlarından sonra oluşan kalıcı deformasyonlar kayıt altına alınarak plastik deformasyonun gelişimi takip edilmiştir. 

Temel, alttemel ve taban zemini tabaka kalınlıkları, oluşacak olan deformasyonları net olarak görebilmek için uygun değerlere ulaşıncaya kadar farklı yüksekliklerde denenmiştir. Uygun şartlara ulaşıldığında bütün tabaka kalınlıkları deneyler süresince sabit tutulmuştur. Hazırlanan temsili üstyapı numunelerinde iki farklı tip geogrid kullanılmıştır. Ayrıca bu geogridler farklı tabaka arayüzlerinde kullanılarak en verimli olacağı yer bulunmuş ve uygulama noktası sabit tutularak; kullanılan taban zemini özellikleri değiştirilerek temsili üstyapılar hazırlanıp testlere tabi tutulmuştur. Yapılan bu çalışma sonucu farklı tipteki geogridlerin karayolu üstyapılarında; özellikle CBR değeri düşük taban zeminine sahip üstyapılarda kullanımının, oluşacak tekerlek izi derinliğinin önlenmesine yardımcı olarak yolun ömrünü uzattığı görülmüştür.

Abstract:
The systems used in highway pavement layer interfaces became a reliable alternative for improving pavement performance in recent years. Geosynthetics provide a significant increase in pavement service life and structural performance when they are used and positioned correctly in pavement layers. In accordance with the technological developments, innovative and numerous engineering applications of geosynthetics have been done and a rapid development has achieved in geosynthetic material variations. The use of geosynthetics has increased rapidly due to increase in production quality, application speed, timesaving, ease of access and economic reasons. Geosynthetics are used for separation and/or reinforcement functions in highway pavements. Geogrid which is a type of geosynthetic is used for reinforcement applications particularly.

In this study, it was aimed to determine the reinforcement performance of geogrids in highway pavements which are constructed on low bearing capacity subgrade. A moving wheel load has been applied on representative pavement samples which are constructed on low bearing capacity subgrade with and without geogrids. Two geogrid types and two different geogrid locations has been used to construct different pavement sample configurations. Resistance to plastic (permanent) deformation has been used as a performance indicator to compare structural performance of representative pavement samples. For this aim surface deformations has been measured after certain wheel load repetitions. Rut depths has been calculated from surface profiles which are drawn with a laser profilometer. Rut depths after certain repetitions has been record and rut depth progress with the wheel load repetitions has been shown with graphs.

The layer thicknesses, the formation of deformation, have been tried at different heights until reaching the proper values to be seen clearly. When appropriate conditions were reached, all layer thicknesses were kept constant during the tests. Two geogrid types has been used in pavement samples, which were constructed with constant materials and layer thicknesses. In addition, geogrids has been used in different layer interfaces to search for the most efficient solution.

As a result of this study, it has seen that the use of geogrid in pavement which has got subgrade with low CBR value has been shown to extend the life of the pavement by helping to prevent the rut depth to be formed.