Mekanistik-ampirik yaklaşım ve ömür boyu maliyet analizi ile Türkiye'de kullanılan tipik esnek kaplama kesitlerinin değerlendirilmesi
Evaluation of Turkish standard flexible pavement sections using mechanistic-empirical approach and life cycle cost analysis
Yazar: SAADOON OBAID EYADA EYADA
Danışman: PROF. DR. OSMAN NURİ ÇELİK
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Türkiye'de, etkili ulaşım sisteminin, aksların ağırlığındaki artışla birlikte yüz milyonlarca Eşdeğer Tek Dingil Yükü (ESAL)'ne ulaşan artan trafik sayısını karşılaması gerekir. Buna göre, eski AASHTO tasarım yönteminin son teknoloji Mekanistik-Ampirik Tasarım Yöntemi (M-EDM) kullanılarak değiştirilmesi gerekmektedir. Bu tezde M-EDM şunlar için kullanılmıştır: 1) Türkiye'deki tipik esnek üstyapıların değerlendirilmesi, 2) Laboratuvar testleri yaparak Dinamik Elastik Modül (E*)yi bulmak için yeni yaklaşım, 3) Türkiye'deki Tipik Kaplama Kesitleri (TTK) ile Tek Tabakalı Kesitlerin (PPS) Ömür Boyu Maliyet Analizinin (ÖBMA) yapılması 4) Esnek üstyapı tasarımı üzerinde önemli etkisi olan parametreleri belirlemek için Duyarlılık Analizi (DA) yapılması. Bu çalışmada, M-EDM analizi için MnPave yazılımı kullanılmıştır. Trafik yükleriyle ilişkili TTK Türkiye Esnek Kaplama Kataloğu'ndan alınmıştır. Tabakaların özellikleri Türkiye Karayolu Teknik Şartnamesi'nden seçilmiştir. İki iklim bölgesine ait veriler, Sıcak ve Soğuk iklimi temsil etmek üzere Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden alınmıştır. Türkiye'de kullanılan TTK değerlendirmesinin sonuçları, bu tabakaların yeterli olmadığını ve ortaya çıkan Tekerlek izi ömrü (TÖ) ve Yorulma Ömrü (YÖ)'nün özellikle yüksek trafik yükü ve şiddetli iklim koşullarında tasarım ömründen daha az olduğunu göstermiştir. DA, farklı değerlendirme yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar farklı indeksler (Grafik, Normalleştirilmiş Duyarlılık İndeksi (NSI) ve Mesafe Duyarlılık İndeksi (DSI)) kullanılarak değerlendirilmıştır. DSI bu tezin bulgularından birisidir. Tasarım ömrünün aks ağırlığına, trafik yüklerine, bitümlü bağlayıcı tipine, taban zeminine ve (Plentmiks Temel) esnek modülüne ve tabaka kalınlıklarına Duyarlı ve Çok Duyarlı olduğu bulunmuştur. Diğer endekslerden farklı olarak DSI, hem sayısal hem de kategorik parametreler için kullanılabilecek iyi bir endekstir. Bu çalışmada, E*'in belirlenmesi için basit bir yöntem bulmak amacıyla Sıcaklık Duyarlılık Parametrelerinin (A-VTS) karakterizasyonunda kullanılan laboratuvar testlerini yapmak için iki tip bitümlü bağlayıcı ve iki tip katkı maddesi kullanılmıştır. Bu çalışma sırasında, Karayolları Genel Müdürlügü (KGM) tarafından E*'in belirlenmesi için kullanılan bu modelin farklı iklim koşulları ve trafik hızlarında yeterli olmadığı bulunmuştur. Sonuçlara göre, Türkiye'de E*'in belirlenmesi için yeni bir yaklaşım bulunmuş ve tavsiye edilmiştir. TTK'nin ÖBMA ve iki farklı PPS (PP1 ve PP2) LCCAExpress yazılımı ve M-EDM kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuca göre, ÖBMA, esnek kaplama tasarımında PPS'nin gelecekte esnek kaplama tasarımında Türkiye'de kullanılabilecek önerilerden biri olabileceğini göstermektedir.

Abstract:
The effective transportation system needs to accommodate the increased number of traffic which reached hundreds of millions of Equivalent Single Axle Loads (ESAL) accompanied with an increase in the weights of axles. Accordingly, there is a need to substitute the old AASHTO design method by using the state-of-art Mechanistic-Empirical Design Method (M-EDM). In this thesis, the M-EDM has been used for the 1) Assessment of Turkish Typical Sections (TTK), 2) Conducting Sensitivity Analysis (DA) 3) Determination of new approach for the calculation of Comlex Elastic Modulus (E*) of asphalt mixture 4) Conducting Life Cycle Cost Analysis (ÖBMA) of TTK and Perpetual Pavement Sections (PPS). For the purpose of M-EDM analysis, MnPave software has been used while typical sections with associated traffic loadings have been selected from Turkish Flexible Pavement Catalogue. The properties of the layers were selected from Turkish Highway Technical Specifications. The climate data was obtained from the Meteorology General Directorate to represent the hot and cold climate in Turkey. The results of the Assessment of TTK showed that these sections are not adequate and the resulted Rutting Life (TÖ) and Fatigue Life (YÖ) were less than the design life especially at high traffic loading and severe climate conditions. One at A time DA was conducted. The results were assessed using different indices (Graphical, Normalized Sensitivity Index (NSI) and Distance Sensitivity Index (DSI). DSI is one of the findings of this thesis. It was found that design life (TÖ and YÖ) were either Sensitive and Very Sensitive to axel weight, traffic loadings, asphalt type, subgrade and plant mix base resilient modulus, and layers thicknesses. Unlike other indices, DSI was a good index that can be used for both numerical and categorical parameters. In this work, two asphalt types and two additives were used for conducting laboratory tests that used in characterization of Temperature Susceptibility Parameters (A-VTS) to find simple method for determination of E* using simple tests. During this study, it was found that this model used by Turkish Transportation Authority (KGM) for determination of E* is not sufficient under different climate conditions and traffic speeds. Based on the results, a new approach for the determination of E* in Turkey has been found and recommended. ÖBMA of TTK and two different PPS (PP1 and PP2) were conducted using LCCAExpress software and M-EDM. The ÖBMA was conducted using different combinations of traffic loadings, materials properties and climate conditions. Accordimg to the results it can be concluded that, PPS can be one of the proposals that can be used in Turkey in the future design of flexible pavement.