MODÜLER BETON YOL (MBY) KAPLAMA SİSTEMİ VE TEKRARLI YÜKLER ALTINDA DİNAMİK DAVRANIŞI

Abstract

Rijit ve esnek üstyapılar, karayolunun kullanıma açılması için geçen sürenin yanı sıra inşa tekniğinin pratikliği açısından çeşitli eksikliklere ve üstünlüklere sahiptirler. Bu çalışmada, laboratuvar ortamında önceden üretilen modüler elemanların birleştirilmesi ile sahada pratik bir şekilde oluşturulabilen ve hemen kullanıma sunulabilen üstün mekanik özelliklere sahip bir kaplama olan Modüler Beton Yol (MBY) sisteminin uygulanabilirliği ve dinamik ağır taşıt yükü altındaki davranışı incelenmiştir. İlk aşamada modüler elemanların maliyet ve mekanik özellikleri açısından optimum sınırlarını belirlemek amacıyla laboratuvar ortamında bir dizi parametrik deneysel çalışma yapılmıştır. Modüler elemanlar, tabakalı şekilde üretilmiş olup üst ve alt tabakalarda farklı kalınlıklarda yüksek dayanımlı özel bir lifli beton türü olan Çimento Harcı Emdirilmiş Lifli Beton- (Slurry Infiltrated Fiber Concrete) (SIFCON) kullanılmıştır. Tabaka kalınlıkları ve bu tabakalarda bulunan lif uzunlukları değiştirilerek laboratuvarda numuneler üretilmiş ve test edilmiştir. Elde edilen deneysel verilere göre Tepki Yüzey Optimizasyon Metodu (Response Surface Method, RSM) kullanılarak tabaka kalınlığı ve lif uzunluğu optimum sınırları belirlenmiş olup kapsamlı parametrik çalışmanın deneysel sonuçları üzerinde çok amaçlı verimlilik analizi yürütülmüştür. Optimum verimlilik sınırları bir dizi çok amaçlı analize dayanan ikili optimizasyon dikkate alınarak belirlenmiştir. Sonraki aşamada optimum verimlilik sınırları içerisinde bulunan üstün mekanik özelliklere sahip pratik bir şekilde üretilebilen bir numune, arazide MBY kaplama sistemi olarak kullanılmak üzere modüler eleman olarak belirlenmiştir. Bu modüler elemanların sahada birleştirilmesi ile oluşturulan MBY kaplama sistemi üzerinden spesifik hale getirilmiş bir konumda yasal maksimum sınıra kadar yüklenmiş damperli kamyon nominal hız değerinde geçirilerek kaplama yüzeyindeki düşey deformasyonların ölçülmesi sağlanmıştır. Sahada gerçekleştirilen bu analiz, arazi ve yükleme koşullarına uygun üç boyutlu bir model oluşturularak tekrarlı yükler altında dinamik sonlu eleman analizine tabi tutulmuştur. Elde edilen kaplama yüzeyi düşey deformasyon değerleri ile sahada ölçülen değerler karşılaştırılarak analiz kalibrasyonu ve doğrulama işlemi gerçekleştirilmiştir. Böylelikle, özgün MBY karayolu sistemi ve SIFCON kaplama uygulamasına yönelik verimlilik analizi konularına ek olarak 3B-SE çözümlemeleri açısından da bu tez çalışmasında orijinal teknikler geliştirilmiştir. Örneğin, günümüzde yaygınlaşan mekanistik tasarımlar için kullanılabilecek, karayolunda farklı malzeme uygulamaları ve arazi koşullarında sayısal analiz temelli, süspansiyon ve dinamik dönüş hareketini dikkate alabilen karayolu tepkilerinin çözümüne yönelik bir teknik de geliştirilmiştir. MBY kaplama sistemi yüzeyinde meydana gelen düşey deformasyon değerlerinin, literatürdeki benzer çalışmalardaki düşey deformasyon değerleri ile uyumlu olduğu görülmüştür. Optimizasyon işlemleri sonucunda rijit yol üstyapı uygulaması konusunda sonraki çalışmalara yol gösterebilecek optimum verimlilik sınırlarına ulaşılmıştır.