Yeraltı su seviyesi yüksek bölgelerde üstyapı tasarımı
Design of pavement system in high ground water areas
Yazar: HASANAIN KADHIM
Danışman: PROF. DR. MESUT TIĞDEMİR
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

YERALTI SU SEVİYESİ YÜKSEK BÖLGELERDE ÜSTYAPI TASARIMI

Hasanain Jawad KADHIM

Süleyman Demirel Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü
İnşaat  Anabilim Dalı

Danışman: Prof. Dr. Mesut TIĞDEMİR


Bu araştırma, Irak'ın Hilla şehri gibi yüksek YAS seviyelerine sahip bölgelerde büyük bir sorun haline gelen tasarım sürecinde, yüksek YAS seviyesinin üstyapı performansı üzerindeki etkisinin önemli parametrelerden birisi olması gerektiğini göstermiştir. Yüksek YAS kaplama temeline yeterince yaklaştığı zaman bağlayıcısız tabakalar üzerindeki bozucu etkilerinden kaplama dayanımında azalmaya neden olan artan nem içeriği üzerinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu etkiler kaplamanın üst tabakalarına desteğin zayıflamasına neden olacak ve tasarlanan trafik yükleri altında asfalt tabakalarının altında yüksek miktarda çekme şekil değiştirmelerine neden olacaktır. Yüksek değerlerdeki çekme gerilmeleri asfalt yüzeyinde çatlakların oluşmasına neden olabilir, aynı zamanda bu zayıflık taban zemin tabakalarının en üst seviyesinde kalıcı bir deformasyona neden olacak ve bu da asfalt tabakası yüzeylerinde kalıcı tekerlek izlerinin oluşmasına yol açacaktır.

Bu araştırmada bu etkiler birkaç adımda incelenmiştir. İlk adımda, YAS seviyesinin 0'dan 90 cm'e arttırılması (3 fitten 0 fite kadar YAS mesafesi) yoluyla Kenlayer (lineer, lineer olmayan, visko-elastik ve kombine davranışlarla) ve Weslea programları ile elde edilen taban zemini tabakalarının en üst seviyesinde şekil değiştirme değerlerinin etkisi çalışılmıştır. Örneğin, Hilla şehrinde bulunan beş adet yolda (40., 60., 80., Al- Awqaf ve Al-Shat Caddeleri) Weslea programı kullanılarak elde edilen şekil değiştirme oranlarındaki artış sırasıyla (% 31.8, % 36.3, % 37.2, % 56.8 ve % 44) olmuştur. Aynı şekilde, tüm çalışma alanları için gerilme ve deplasman oranlarındaki değişimler de çalışılmıştır. 

İkinci adımda, kaplama tabakalarının kalınlıkları üzerinde artan YAS seviyesinin etkisi çalışılmıştır. Bu adımın özeti, 40., 60., 80., Al- Awqaf ve Al-Shat Caddelerindeki asfalt tabakası kalınlıklarında meydana gelen artışın sırasıyla % 22, % 24, % 28, % 17 ve % 16 olduğunu göstermiştir. 

Diğer adımda, YAS seviyesindeki artışın kaplama sistemlerinin kalan ömrü üzerindeki etkisi incelenmiştir. Hilla şehrindeki beş adet caddenin kalan ömrü, (AI) denklemi ile ve Weslea programlarından elde edilen Nf ve Nr değerleri kullanılarak hesaplanabilir. Bu adımın özeti, YAS=0 cm durumunda 40.Caddenin kalan ömrünün 10.4 yıl, YAS=90 cm durumunda 40. Caddenin kalan ömrünün 1.6 yıl, YAS=0 cm durumunda 60. Caddenin kalan ömrünün 13.6 yıl, YAS=90 cm durumunda 60. Caddenin kalan ömrünün 10 yıl, YAS=0 cm durumunda 80. Caddenin kalan ömrünün 15.2 yıl, YAS=90 cm durumunda 80. Caddenin kalan ömrünün 13.2 yıl olacağı sonucunu vermiştir.
 
En son adımda, araştırma kapsamında kaplama tasarımı çıktıları üzerinde yüksek YAS etkilerini karşılamak ya da azaltmak için yaygın olarak kullanılan bazı yöntemler çalışılmıştır. Örneğin,taban zemini tabakalarını stabilize etmek için kireç kullanımı, YAS=0 cm durumunda 40., 60., 80., Al- Awqaf ve Al-Shat caddelerindeki asfalt tabaka kalınlık oranlarını sırasıyla % 60, % 65, % 58, % 64 ve % 38 oranında düşürülmesine neden olmaktadır.Ve YAS=90 cm durumunda, bu caddelerdeki düşüş sırasıyla% 52, % 59, % 50, % 56 ve % 30) olmaktadır. 

Anahtar Kelimeler: yeraltı suyu, taban zemini, taşıma gücü, üstyapı tasarımı, stabilizasyon, şekil değiştirme, gerilme, deplasman, kalan ömür.

2016, 278 sayfa

Abstract:
ABSTRACT

M.Sc. Thesis

DESIGN OF PAVEMENT SYSTEM IN HIGH GROUND WATER AREAS

Hasanain Jawad KADHIM

Süleyman Demirel University
Graduate School of Applied and Natural Sciences
Department of Civil Engineering 

Supervisor: Prof. Dr. Mesut TIĞDEMİR 


This research showed that the impact of high G.W.T. on pavement performance should be one of the important parameter in design process, where the water content becomes a great concern in the regions which have a high G.W.T. like Hilla city in Iraq. The existence of a high G.W.T. plays a main role in increasing the moisture content when the water level become close enough to pavement base which will causing a reduction in pavement strength, by its distractive impacts on the unbound layers. These impacts will cause a weak support to the upper layers in pavement systems which lead to higher tensile strains on the bottom of asphalt layers under the design traffic loads. The high values of tensile strength may be cause the generation of cracks on the asphalt surface, in same time this weakness will cause permanent deformation on the top of subgrade layers and this will lead to formation of permanent rutting in the asphalt layer surfaces.  
      
These impacts studied in this research with using several steps. The first steps we studied the impact of variation the strain values in the top of the subgrade layers with increase the G.W.T. from 0 inch to 90 cm ( base clearance from 3 feet to 0 feet) which obtained from Kenlayer ( with linear, nonlinear, viscoelastic and combined behavior) and Weslea programs. For example The increasing in strain ratios for five roads in Hilla city (40th , 60th , 80th , Al-Awqaf and Al-Shat) streets will be (31.8 %, 36.3 %, 37.2 %, 56.8 % and 44%) respectively by using Weslea program. In same way we studied the variation in stresses and displacements ratios for all study areas.  
    
The second step is studying the effect of increase the G.W.T. on the thicknesses of pavement layers. The summary of this step showed that the increasing in asphalt layer thicknesses for (40th, 60th, 80th , Al-Awqaf and Al-Shat) streets  will be (22 %, 24 %, 28 %, 17 % and 16 %) respectively.

In other step we studied the effect of increase the G.W.T. on the remaining life of the pavement systems. The remaining life for the five streets in Hilla can be calculated by using (AI) equation and the Nf and Nr values from Weslea programs. The summary of this step results showed that for 40th street showed that the remaining life in G.W.T. = 0 is 10.4 years while its will be 1.6 year in case of G.W.T. = 90 cm. For 60th street showed that the remaining life in G.W.T. = 0 is 13.6 years while its will be 10 years in case of G.W.T. = 90 cm. For 80th street showed that the remaining life in G.W.T. = 0 is 15.2 years while its will be 13.2 year in case of G.W.T. = 90 cm. 

In the final step, the research tried study some of the widely used method to resist or decrease the high G.W.T. effects on the pavement design outputs. For example the use of lime to stabilize the subgrade layers will lead to decrease the
ratio of asphalt layers thicknesses for (40th, 60th, 80th, Al-Awqaf and Al-Shat) streets in Hilla city by ( 60 %, 65 %, 58 %, 64 % and 38 %) respectively in case of the G.W.T. = 0. And for G.W.T. = 90 cm the decrease in thicknesses ratios will be (52 %, 59 %, 50 %, 56 % and 30 %) respectively.

Keywords: ground water, subgrade, bearing capacity, design of pavement, stabilization, strain, stress, displacement, remaining life

2016, 278 pages