Havaalanı rijit kaplamalarında farklı beton sınıfları için sıcaklık değişiminin sonlu elemanlar ve deneysel çalışmalarla belirlenmesi
Determination of temperature variation for different concrete classes of airport rigid pavements using finite element and laboratuary studies
Yazar: MEHMET TEVFİK SEFEROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMET VEFA AKPINAR
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Havaalanı kaplamalarında oluşan buzlanma, önemli sürtünme problemlerine sebep olmakta ve neticede ciddi zaman ve ekonomik kayıplar ortaya çıkmaktadır. Özellikle de sıcaklıkların 0 °C'nin altında seyrettiği bölgelerimizde kar ve buzlanmayla mücadele için her yıl milyonlarca lira harcanmakta, buna rağmen mevcut yöntemler yetersiz kalmakla birlikte uçakların piste inememesinden dolayı da ek bir maliyet oluşmaktadır.  
	Çalışmamızda, havaalanlarında kar ve buzla mücadelede beton kaplamaların ısıtılması için elektrikli kablo ile ısıtma yönteminin kullanılabilirliği araştırılmıştır. Havaalanı kaplama tipi olarak rijit kaplamalar seçilmiş, laboratuar ortamında üç farklı beton sınıfı (C25, C30, C35) için numuneler hazırlanmıştır. Numunelerin içine, yüzeyden 7 cm aşağıya elektrikli ısıtma kabloları döşenmiştir. Bu numuneler dört farklı sıcaklığa (-12,8 °C, -14,7 °C, -17 °C ve -21,3 °C) tabi tutulup, ısıtıcı kabloya elektrik vermek suretiyle numunelerin yüzeyindeki sıcaklıklar ölçülmüştür. Bu beton numuneler ve sıcaklık değerleri Ansys sonlu elemanlar programında simule edilip zamana bağlı termal analizler yapılmıştır. Son olarak da bu sıcaklık değişimlerinin beton numunelerde oluşturduğu gerilmeler ve birim şekil değiştirmeler sonlu elemanlar programında statik analiz yapılarak belirlenmiştir. Maksimum çekme ve basınç gerilme değerleri belirlenmeye çalışılmıştır.    
Bu çalışmanın sonucunda, beton kaplamaları ısıtmanın, kar ve buzla mücadelede kullanılabilir bir yöntem olduğu kanaatine varılmıştır. Isıtma sürecinde oluşacak gerilmelerin, kaplama dayanım değerlerini aşmadığı anlaşılmıştır. Beton kaplama tabakası boyunca sıcaklık değişimi eksponansiyeldir. Bu değişikliğin, çalışmadaki diğer beton sınıflarıyla önemli ölçüde artmadığı gözlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Havaalanı, Rijit kaplama, Isıtma kabloları, Termal analiz, Ansys

Abstract:
The icing on the airport concrete pavments are the main causes for the decrease in the friction resulting in a significant time and economical losses.  Millions of Liras is being spent every year particularly in areas where the tempratures usually are below 0 °C although still existing methods remain incapable and an incremental cost  due to planes not being able to land.
In this study, usability of heating through electrical cable method for warming the coatings to strive against snow and ice in airports was examined.Rigid pavements were chosen as the airport pavement type  and three different concrete grade's (C25, C30, C35) samples were prepared. Electrical heating cables were located seven centimeters below the surface inside the samples. These samples were set to four different tempratures  (-12,8 °C, -14,7 °C, -17 °C and -21,3 °C) and the surface  tempratures of the samples were measured by heating the cable. These concrete samples and temprature values were simulated in the Ansys finite eleman program and thermal analysis were applied. Finally, maximum tensile and compression stresses in contrete samples due to the temprature changes were determined by performing static analysis in the Ansys finite element program. Maximum pull and stress values were tried to indicated.
As a result of this study, it was concluded that heating concrete pavements is a effective  method for deicing of concrete pavements. It was understood that stresses due to heating processes do not exceed pavement's strength. The temprature varriation through the concrete pavement layer was exponantial. The varriation did not significantly change fort he other concrete classes studied in this research program.