Beton Yol Kalınlık Tasarımı. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Beton Yol Kalınlık Tasarımı. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN"

Temel Çiçek
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Beton Yol Kalınlık Tasarımı Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

2 Esnek, Kompozit ve Beton Yol Tipik Kesitleri

4 Beton Yol Tasarımında Dikkate Alınan Parametreler

7 Taban zemini parametresi Taban zemini reaksiyon modülü «k» ile ifade edilir. (Birimi Mpa/m, psi/inch) Sanal yay sabiti veya temelin mesnetlendiği yoğun sıvı olarak kabul edilir. Arazide, plaka yükleme deneyi ile veya CBR veya zemin parametrelerinden elde edilir.

9 Alttemel Tabakasının «k» modülüne etkisi

10 Beton Yollardaki Gerilmeler Gerilmeler, iklim ve trafik yüklemesi etkisi ile oluşur. Trafik yüklemesinden dolayı oluşan gerilmeler, yorulma ömrünü belirler. Bükülme (curling) ve çarpılma (warping) gerilmeleri, maksimum derz aralığını belirler.

11 Rölatif Rijitlik Yarıçapı Bükülme ve çarpılmadan dolayı oluşan gerilmeler, plak uzunluğu L ve rölatif rijitlik yarıçapına (l) bağlıdır. E = Beton elastisite modülü, D= Plaka kalınlığı k = Taban zemini reaksiyon modülü, typically υ= Poisson oranı (tipik olarak 0.15)

12 Rölatif Rijitlik Yarıçapı Örneği Plak kalınlığı: 200 mm (8 in), E = 276 GPa (4,000,000 psi) k=542 MPa/m (200 psi/in). Denklemden l=776 mm (30.6 in).

13 Sıcaklık Bükülmesinden Dolayı Oluşan Plaka Kenarı Gerilmesi t= Beton termal genleşme katsayısıconcrete t = Plağın alt ve üstündeki sıcaklık farkı C= Sonlu bir plak için L/l faktörü kullanılarak bulunan düzeltme faktörü

15 Plak uzunluğu (L x )= 7.6 mt Plak genişliği (L y )= 3.6 mt Örnek L x /l= 7.6/0.776= 9.81 ; L y /l= 3.6/0.776= 4.71 C x = 1.07 ; C y = 0.63 (grafikten) Plak alt ve üstündeki ısı farkı= 11.1 o C (20 o F) α t = o C ( o F) σ= 1.07*276000*(9*10-6 )*11.1/2( )= 1.51 Mpa

16 Trafik Yüklemesinden Oluşan Gerilmeler Köşe yüklemesi Merkezi yükleme Kenar yüklemesi Köşe gerilmeleri, köşelerin çatlaması ile oluşur. Merkezi ve kenar gerilmesi ise, enine çatlakların oluşması ile oluşur.

17 Temas Alanı

18 Köşe Gerilmesi (Westergaard,1926) P= Tekerlek yükü (kn) p= Tekerlek iç basıncı (kpa) c= temas alanının kenar uzunluğu (mm) a= temas alanına karşılık gelen daire yarıçapı (mm)

19 Örnek 200 mm (8 in) plak kalınlığı Tek tekerlek yükü= 40 kn (9000 lb) σ c = 3P/D 2 = 3*40000/200 2 = 3 Mpa Beton E = 276 GPa (4,000,000 psi) Taban zemini k = 542 MPa/m (200 psi/in), l= 776 mm (30.6 in) p= is 620 kpa (90 psi), Buna göre a=143 mm (5.6 in). The corner stress then is multiplied by σ c = 1.67 MPa (242 psi).

20 Kenar Yüklemesi Gerilmesi Plak ortasındaki kırılmalar için, kenar yükelme gerilmesi, merkezi yüklemeden çok büyük olduğu için kritiktir. Biraz önceki örnekteki değerler dikkate alındığında σ e = 2.36 Mpa (343 psi) Kenar gerilmesi, köşe gerilmesine göre % 42 daha fazladır. Plağın, ortadan kırılması (çatlaması), köşelerden daha önce gerçekleşecektir eğer, köşeler yeterli mesnetlendiyse ve çok ağır yüklenmediyse.

21 Merkezi Yüklemeden Oluşan Gerilme ; değilse Örnek: a=143 mm>= 1.724*D= 345 mm (Yanlış) O halde b= karekök(1.6a 2 +D 2 ) 0.675D = 134 mm σ i = 1.26 Mpa (183 psi) (Merkezi yüklemeden oluşan gerilme, kenar gerilmesinden oldukça düşüktür; o nedenle plak kırılması tahkikine kullanılır)

22 Plak Defleksiyonları Defleksiyonlar, plağın köşelerinden kaynaklanan pompaj olayı için önemlidir. Çok defleksiyon yapan plak, daha fazla taban zemini ile temas edecek ve pompajı (ince malzeme sürüklenmesini) kolaylaştıracaktır.

23 Kalınlık Tasarımı Daha kalın plaklar, eğilme gerilmeleri azaldığı ve yorulma ömrü uzayaca için daha fazla yük taşırlar. Tasarımda, ampirik yöntemler (AASHTO) veya mekanistik yöntemler (gerilme-şekil değiştirme hesabı) ile hesaplanabilir.

24 Beton Yol Plan ve Kesiti

25 Derz Aralıkları Derz aralıkları, bükülmeye izin vermeyecek mesafede olmalıdır. Derz aralığı arttığı zaman, enine çatlama miktarı artar; genellikle 5.5 mt den fazla olması istenmez. Genel pratik olarak, plak kalınlığının (inches) iki katından (foot) fazla olmamalıdır. Örnek: Plak kalınlığı 8 inches (200 mm) ise derz aralığı 16 feet (4.8 mt) S= *D (S= derz aralığı mt, D plak kalınlığı mm) Donatısız beton plak uzunluğu, çatlak oluşmaması için, maksimum 4.6 mt tavsiye edilmektedir.

26 Donatı Çapı Donatı, yük transferini sağlamak için yeterli kesme ve eğilme dayanımına sahip olmalıdır.

27 Derz Donatısı

28 AASHTO 1993

29 Denklemdeki değişkenler

31 Betonun 7, 14 ve 28 günlük eğilme mukavemeti dikkate alınır. (Eğilme Dayanımı)

32 C d Drenaj Katsayısı 0.70 ile 1.25 arasında değişir.

33 Yük Transfer Katsayısı, J

34 Beton Elastisite Modülü, E c f c = Beton basınç mukavemeti

Benzer belgeler

Üstyapı Tasarımını Etkileyen Faktörler. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

Üstyapı Tasarımını Etkileyen Faktörler Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN Üstyapı Tasarımını Etkileyen Faktörler Trafik ve yüklemesi Yapısal modeller Malzeme özellikleri Çevre Trafik ve Yüklemesi Trafik, üstyapı