Deforme olmuş esnek kaplamalı karayollarının farklı sıcaklık ve trafik yükleri altındaki davranışının üç boyutlu modellenmesi ve analizi
Three-dimensional modeling and analysis of the behavior of deformed flexible pavement highways under different temperatures and traffic loads
Yazar: HAMZA FAKROUJI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAŞAK VARLİ BİNGÖL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ VESİLE HATUN AKANSEL
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yüzey kaplaması olarak asfalt katmanlı bir yapı, yol ve ulaşımda kullanılan olağan kaplama sistemlerinden biridir. Bu yapı, yüzey asfalt betonu ile temel ve alt temel adı verilen kaliteli granül malzemelerin birleşiminden oluşur. Bu katmanlar aracılığıyla trafik yükü, alt temel adı verilen altta bulunan mevcut zemine aktarılır. Her katman belirli davranışlara sahip farklı türde malzemelerden yapıldığından sistem karmaşıktır. Katmanların bu yapının toplam mukavemetine katkısı da karmaşıktır ve tanımlanması zordur. Katmanlı sistemin toplam işlevi, esas olarak katmanların trafikten kaynaklanan dinamik yüklemeye karşı birleşik tepkisi ile tanımlanır. Bu nedenle her katmandaki malzemelerin özelliklerinin doğru bir şekilde hesaba katılması gerekir. Bu komplike yapıya, kaplama üzerinde oluşan deformasyonlar da eklenince, durum çözümlenmesi daha zor bir durum alacaktır. Kaplamalı kaplamanın çatlaklarla birlikte çatlak yayılma potansiyeli, kaplama stratejisinin ve kaplama hizmet ömrünün değerlendirilmesinde kilit nokta olacaktır. Bu çalışmada, çatlaklı kaplama sonlu modelini oluşturmak için analiz motoru olarak ABAQUS'taki Genişletilmiş Sonlu Elemanlar Yöntemi (XFEM) kullanılmıştır. Yöntem uygulanırken, deforme olmuş yol kesiti farklı aks yükleri (700 kPa ve 900 kPa) ve sıcaklıklar (0°C, 15°C ve 30 °C) altında analiz edilmniş, bu değişkenler altında zaman içerisinde kaplamada meydana gelen yük,deformasyon değişimleri incelenmiştir. Sonuçlar göstermiştir ki, asfalt karışımı ve taban tabakası elastik modülünün tekerlek izi performansı üzerinde küçük bir etkisi vardır. Ancak, sıcaklık 0°C, 15°C'den 30°C'ye yükseltildiğinde, kaplama katmanlarında belirgin bir deformasyon ve dikey yer değiştirme meydana gelmiştir.

Abstract:
An asphalt layered structure as a surface coating is one of the usual coating systems used in roads and transportation. This structure consists of a combination of surface asphalt concrete and quality granular materials called base and subbase. Through these layers, the traffic load is transferred to the existing ground below, called the subbase. The system is complex because each layer is made of different types of materials with specific behaviors. The contribution of layers to the overall strength of this structure is also complex and difficult to define. The overall function of the layered system is essentially defined by the combined response of the layers to dynamic loading from traffic. Therefore, the properties of the materials in each layer must be taken into account accurately. When the deformations on the coating are added to this complex structure, the situation will become more difficult to resolve. The crack propagation potential of the coated pavement along with cracks will be key in evaluating the pavement strategy and pavement service life. In this study, the Extended Finite Element Method (XFEM) in ABAQUS was used as the analysis engine to create the cracked pavement finite model. While applying the method, the deformed road section was analyzed under different axle loads (700 kPa and 900 kPa) and temperatures (0 °C, 15 °C and 30 °C), and the load and deformation changes in the pavement over time were examined under these variables. The results showed that the asphalt mixture and base layer elastic modulus had a small effect on the rutting performance. However, when the temperature was increased from 0°C, 15°C to 30°C, a significant deformation and vertical displacement of the coating layers occurred.