İhtimale dayalı esnek üstyapı tasarımı
Flexible pavement design based on probabilistic approach
Yazar: SEMA GÜR
Danışman: PROF. DR. SİNAN HINISLIOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Esnek üst yapı = Flexible pavement

Özet:
Bu çalışmada, farklı dingil tipleri ve araç hızlarının yanısıra, ihtimal dağılımları ile dikkate alınan dingil yükleri ve çevresel şartlar için esnek üstyapı tasarımında kullanılacak güvenilir ve ekonomik çözümün ne olacağı araştırılmıştır. Bu amaç doğrultusunda esnek üstyapı tabakalı elastik analiz programı olan ELSYM5 kullanılarak Taguchi Deney Tasarım Yöntemine göre analiz edilmiştir. Analizler, iki farklı tekerlek tipi ve değişkenlikleri dikkate alınan farklı dingil yükleri ve Asfalt Betonu (AB) elastisite modülü değerleri için, esnek üstyapıyı oluşturan AB, bitümlü temel, plent-miks temel ve plent-miks alttemelin 4 farklı kalınlık değeri seçilerek yapılmıştır. ELSYM5 programı ile yapılan tabakalı elastik analizler için L16 ortogonal dizisi kullanılmıştır. Her bir alternatif tasarım için deformasyon değerlerinin ihtimal dağılımları elde edilmiş ve Monte Carlo Simülasyonu ile güvenilirlik indeksleri belirlenmiştir. Sonuç olarak yorulma çatlaması ve tekerlek izi oluşumu için bitümlü temel tabakası kalınlığının en önemli faktör olduğu görülmüştür. 
Yapay Sinir Ağları yönteminden elde edilen sonuçlar üzerinde yapılan duyarlılık analizine göre, hem tek tekerlek hem de çift tekerlek için, tekerlek izi derinliği üzerinde etkili faktörlerin sırasıyla, bitümlü temel kalınlığı, plentmiks temel kalınlığı, AB kalınlığı ve plentmiks alt temel kalınlığı olduğu sonucuna varılmıştır. %95, %99 ve %99.9 güvenilirlik ihtimalleri için elde edilen çözümlerin maliyetleri karşılaştırıldığında; %4 güvenilirlik artışının %27 maliyet artışına, %4.9 güvenilirlik artışının ise %50 maliyet artışına sebep olduğu görülmüştür.  
Ayrıca, bir esnek üstyapı tasarımında yol sınıflarına göre belirlenecek güvenilirlik seviyeleri için, farklı Güvenilirlik/Maliyet oranını veren birçok çözümün içinden tasarımcıya kendi önceliğine göre en uygun çözümü sunabilen bir çözüm uzayı sunulmuştur.

Abstract:
In this study, what both the economical and reliable solution are investigated for the different types of axle, and vehicle speed as well as axle loads considered with their probability distributions and environmental conditions. For this purpose, flexible pavements are analyzed using ELSYM5 layered elastic program according to the Taguchi Design of Experiment technique. Analysis are made for different axle loads and elastic modulus of asphalt concrete with their variability by selecting four different values of thickness of surface course, bituminous base course, plent-mix base course and plent-mix subbase course for each layer for two types of wheel. L16 orthogonal array is used for the analysis by ELSYM5. The probability distribution of deformation values are obtained for each alternative design and reliability indexes are determined by Monte Carlo Simulation (MCS). As a result, it is seen that the thickness of bituminous base layer is the most important parameter for fatigue and rutting failure.
According to sensitivity analysis on the results from the method of Artificial Neural Network, it is concluded that the most effective factors on the ruth depth are the thicknesses of the bituminous base course, plent-mix base course, surface course and plent-mix subbase course for both single and dual tire, respectively. When the costs of the solutions obtained for the reliability levels of 95%, 99%and 99.9%are compared,  it is seen that 4% and 4.9%increases in the reliability level causes an 27%and 50%increases in the cost, respectively. 
In a flexible pavement design, a solution domain is, morever, presented to the designer,  which can give the best solution from the different Reliability to Cost ratios for the reliability levels that will be determined according to the highway classification.