Sathi kaplamalardaki kalıcı deformasyona etki eden parametrelerin incelenmesi
Investigating the parameters that affect permanent deformation (rutting) in chip-sealed pavements
Yazar: VOLKAN EMRE UZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET SALTAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Esnek üst yapı = Flexible pavement ; Granüler zeminler = Granular soils ; Tekerlek izi = Rutting

Özet:
Gelişmekte olan birçok ülkede olduğu gibi ülkemizin de toplam yol ağı uzunluğunun büyük bir bölümünü sathi kaplamalı esnek üstyapılar oluşturmaktadır. Sathi kaplamanın kendisinin taşıma gücü olmadığı kabul edildiğinden, yapısal dayanım bağlayıcısız granüler tabakalar (temel/alttemel) ve taban zemini tarafından sağlanmaktadır. Sathi kaplamalı esnek üstyapılarda en yaygın görülen yapısal bozulma tipi tekerlek izi oluşumudur. Bu nedenle tasarımın temel kriteri tekerlek izi oluşumuna engel olmaktır. Tasarım el kitaplarının çoğu plastik deformasyonun yalnızca taban zemininde meydana geldiği kabulüne dayanmaktadır. Tekrarlanan trafik yükleri altında plastik deformasyonun yalnızca taban zemininde meydana geldiğinin kabul edilmesinin nedeni, bağlayıcısız granüler tabaka malzemelerinin şartnamelere uygun olarak seçilmesidir. Bu şartnameler, granüler malzemelerin indeks özelliklerini veren test metotlarına dayanmakta ve şartnamelerde granüler malzemelerin tekrarlı yükler altındaki mekanik davranışını tanımlayan bir test yöntemi yer almamaktadır. Granüler malzemeler aynı şartname değerlerine sahip olsalar dahi, plastik deformasyona karşı göstermiş oldukları direnç çok farklı olabilmektedir. Ayrıca granüler üstyapılar üzerinde yapılan hızlandırılmış yükleme testleri de yüzeyde görülen tekerlek izinin %30 ila %70'inin granüler tabakalarla ilişkili olduğunu göstermektedir.Bu çalışmada, tasarım parametrelerinin (taban zemini taşıma gücü, bağlayıcısız granüler malzeme özellikleri, temel tabakası kalınlığı) üstyapıda görülen tekerlek izine etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, iki farklı taban zemini (silt ve kil), iki tip granüler temel gradasyonu (tip1 ve tip2) ve iki farklı temel tabaka kalınlığı (15 ve 20 cm) kullanılarak farklı üstyapı konfigürasyonları elde edilmiştir. Temsili üstyapılar çelik bir kasa (1000x1400x750) içerisinde hazırlanmış ve bir yükleme simülatörü ile 50000 tekrarlı tekerlek yüklemesine maruz bırakılmıştır. Belirli yük tekrarlarından sonra tekerlek izleri bir lazer profilometre ile ölçülmüş ve tüm üstyapı konfigürasyonlarının plastik deformasyon gelişim grafikleri çizilmiştir. Tekerlek izi testlerinden önce ve sonra çıkartılan taban zemini enine profilleri karşılaştırılarak yüzeyde oluşan tekerlek izinin ne kadarının bu tabaka ile ilişkili olduğu belirlenmiştir.Türkiye'de granüler tabakaların kalite kontrolü halen yoğunluk ve su muhtevası ölçümlerine dayanmaktadır. Bu ölçümler trafik yükleri altında oluşabilecek ilave oturmalardan kaçınmak adına yararlı bilgiler verse de bu tabakaların belirli bir sıkılık derecesine ulaşmış olması servis ömrü boyunca kabul edilebilir bir performans sergileyecekleri anlamına gelmez. Birçok gelişmiş ülkede geleneksel yoğunluk su muhtevası ölçüm metotları ile birlikte düşen hafif ağırlık deflektometresi (LWD) ve dinamik konik penetrometre (DCP) gibi tahribatsız test yöntemleri tabakaların, tasarımda da dikkate alınan, dayanım özelliklerini belirleyebilmek için kullanılmaktadır. Bu çalışmada, temsili üstyapı tabakalarının kalite kontrolünde geleneksel yöntemlerin yanında LWD ve DCP testleri de yapılmış ve bu testlerden elde edilen sonuçlar birer performans göstergesi olarak kullanılmıştır.

Abstract:
As in other developing countries, chip sealed pavements constitute a large portion of our country?s total road network length. Chip seals are considered as lack of load carrying capacity and the unbound granular layers (base/subbase) and subgrade provide the bulk of the bearing capacity. The most common structural failure type of chip sealed pavements is rutting. For this reason, the basic criterion of granular pavement design is to prevent rutting. Most of current pavement thickness design guides assume that rutting occurs only in the subgrade. The assumption that rutting with repetitive traffic loading occurs only within the subgrade is assured through the requirement of the unbound granular materials (UGMs) to comply with material specifications. These specifications are based on tests which mainly give index properties of these materials rather than a test to determine mechanical behavior under moving wheel loads. Resistant to plastic deformation of granular materials might show a wide range even though all comply with the same specification. Accelerated pavement tests show the same results that 30% to 70% of the surface rutting is attributed to the granular layers.In this study, the effects of design parameters (subgrade bearing capacity, unbound granular material properties and base layer thickness) on pavement rutting were investigated. For this purpose, two different subgrade types (silt and clay), two type granular base material gradations (type1 and type2) and two different base layer thicknesses (15 and 20 cm) were used in order to obtain different pavement configurations. Lab prepared granular pavements were compacted in a steel box (1000x1400x750 mm) and subjected to 50000 wheel load repetitions with an accelerated loading device (HSKSC). Rut depths were measured with a laser profilometre after certain load repetitions and plastic deformation accumulation curves were drawn for all pavements configurations. Before and after rutting test subgrade transverse profiles were compared to attribute the rut depth into the layers.In Turkey, quality control/assurance of granuler layers still relies on density and moisture measurements. Although they give useful information to avoid future settlement under traffic loads, achieving certain density does not guarantee acceptable performance of the compacted granular layers during their service life. In many developed countries nondestructive tests such as Light Falling Weight Deflectometer (LWD) and Dynamic Cone Penetrometer (DCP) are used together with conventional density/moisture measurement methods to seek more representative measurements of the material properties which are considered in the design such as the stiffness and strength. In this study, in addition to conventional density/moisture measurement methods, LWD and DCP tests were also carried out on simulated pavements before the wheel tracking tests. And their results were used as a performance indicator for rutting.