Farklı trafik, zemin, malzeme ve iklim koşulları için mekanistik-ampirik (M-E) yöntemle tasarlanan derzli donatısız rijit üstyapı sistemlerinin karşılaştırılması
Comparison of jointed plain concrete pavement systems designed by mechanisticempirical (M-E) method for different traffic, subgrade, material and climatic conditions
Yazar: Öztürk, Hande İşık; Tan, Emine Bilge; Şengün, Emin; Yaman, İsmail Özgür
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 34 No. 2, 2017
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Derzli donatısız rijit üstyapı (JPCP),mekanistik-ampirik tasarım,iklim,plaka kalınlığı,derz aralığı ; Jointed plain concretepavement design (JPCP),Mechanistic-Empiricaldesign (M-E),Climate,Slab thickness,Joint spacing

Artan bilgi birikimine bağlı olarak yol üstyapı tasarımlarında da deney ve gözlemlere dayanan geleneksel ampirik katalog yöntemler, yerini yeni nesil mekanistik-ampirik (M-E) tasarım yöntemlerine bırakmaktadır. M-E tasarım yönteminde özellikle iklim, trafik ve çevresel etkilerden dolayı üstyapı üzerinde meydana gelecek gerilme, gerinim ve deformasyonlar uzun vadede hesaplanarak çatlak, faylanma ve pürüzlülük gibi üstyapı performansını etkileyen zamana bağlı bozulmalara dönüştürülmektedir. Tasarım dönüştürülen bu bozulmalara göre gerçekleşmektedir. Fakat bu yöntemde istenen verilerin detayı ve miktarı, gelişmekte olan ülkelerde üstyapı yönetim sistemlerindeki eksiklikler nedeniyle uygulanabilirliğini zorlaştırmaktadır. Bu sebeple Türkiye gibi birçok gelişmekte olan ülke hem rijit hem de esnek üstyapı tasarımında Amerikan Karayolları Birliği (AASHTO) tarafından geliştirilen ampirik AASHTO 1993 tasarım yöntemini günümüzde halen kullanmaktadır. Bu çalışma kapsamında, Türkiye’deki farklı iklim sınıflarını yansıtan on farklı il bölgesi (İstanbul, Afyonkarahisar, Mersin, İzmir, Rize, Eskişehir, Erzurum, Konya, Kayseri, Şanlıurfa) için 20 ve 40 yıllık servis süresilerinde farklı trafik, zemin ve beton dayanım sınıfının derzli donatısız üstyapı tasarım kalınlığına ve derz aralıklarına etkileri M-E tasarım yöntemi ile belirlenmiştir. Her bölge için, üç farklı trafik hacmi (YOGKT-1000-7500-15000), üç farklı zemin tipi (A-1-b, A-2-6, A-7-5), iki farklı beton dayanım sınıfı (C30, C40) için toplam 360 tasarım yapılmıştır. Analizler sonucunda, M-E tasarım yönteminin geleneksel AASHTO 93 Ampirik yönteminden en önemli farklarından birisi olan iklim etkisinin, üstyapı tasarımlarında oldukça etkili olduğu görülmüştür. Dolayısıyla farklı iklim koşullarında; zemin tipinin, trafik hacminin ve beton dayanım sınıfının; plaka kalınlığına ve derz aralığına etkisi açıkça bu çalışma kapsamında ortaya konmuştur. Buna ek olarak, AASHTO 93 ampirik yönteminde derz aralıkları tecrübe ve gözlemlere dayalı olarak öngörülebilmektedir. Fakat M-E tasarım yöntemiyle derz aralıklarının tespit edilebilmesi ülkemiz gibi beton yol deneyimi olmayan ülkeler için büyük avantaj sağlayacaktır. Bu çalışmanın bir başka çıktısı da beton plakanın malzeme özelliklerinin tasarım üzerinde çok büyük etkisi olması sebebiyle M-E yöntemiyle daha yenilikçi malzemelerin beton yol inşaatında kullanılmasının mümkün olmasıdır.

Purpose: The purpose of this study is to identify the effects of subgrade type, traffic volume and concretestrength class on slab thickness and joint spacing for Turkey’s different climatic conditions.Theory and Methods: The effects of different traffic, subgrade and concrete strength classes for 20 and 40year’s service periods on the thickness and joint spacing of jointed plain concrete pavements are determinedby M-E design method for ten different regions that reflect different climatic classes in Turkey. A total of 360rigid pavement designs are made for three traffic volumes, three subgrade types and two concrete strengthclasses for each regionResults: It is concluded that for jointed plain concrete pavement (JPCP) design, the most effective parametersare found to be traffic and climate with subgrade type having limited effect. Moreover, regions having a hightemperature differences and pavement carrying higher traffic volume created the worst possible combinationfor JPCP design.Conclusion: Although the effects of climate and joint spacing are not considered in AASHTO 93, theseparameters are significantly important for rigid pavement design, as presented.