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 tasarımında en önemli faktördür. Temel faktörler: Temas basıncı, Tekerlek yükü, Dingil konfigürasyonu, Hareketli yükler, Yük, Yük tekrar sayısı.
Temas Basıncı Tekerlek basıncı, tekerlek ile üstyaı yüzeyi arasındaki temas basıncını ve temas alanını etkilediği için en önemli faktörlerden biridir. Tekerlek- üstyapı temas basıncı dağılımı, tekerlek şişirme basıncı, tekerlek tipi, tekerlek yükü ve tekerlek diş paternine önemli oranda bağlıdır. Temas alanı şekli elips şeklindedir; ancak kolaylık için genellikle dairesel kabul edilir.
Farklı tekerkek paternleri ve ölçülen basınçlar
Tekerlek basıncı ölçüm düzeneği ve ölçüm sonuçları
Tekerlek Yükü Tekerlek yükü, taban zemininin çökmemesi için gerekli olan üstyapı derinliğini belirler. Tekerlek konfigürasyonu gerilme dağılımı ve üstyapı içündek, defleksiyonu etkiler. Çoğu ticari taşıtlar, limitler içerisinde temas basıncına sahip olmak için dual (çift) tekerleğe sahiptir. Analizi kolaylaştırmak için, dual tekerlek, eşdeğer tek tekerlek yüküne dönüştürülür.
Türkiye de İzin Verilen Taşıt Ağrılıkları
-Tek dingil ağırlığı maksimum; -Morris olmayan tek dingil... : 10 tons, -Morris (çekişli) tek dingil... : 11.5 tons,
Çift Tekerlek(Dual Rear Wheel)Ağırlıkları - Dingiller arası mesafe< 1 mt(1m < D): 11,5 tons, - Dingiller arası mesafe 1 ile 1.3 mt arasında(1m D < 1.3 m) : 16 ton, - Dingiller arası mesafe,1.3 mt ile 1.8 mt arasında (1.3 m D < 1.8m) :18 ton,
ESAL (Equivalent Single Axle Load)Eşdeğer Tek Dingil Ağırlığı ESAL, American Association of State Highway Officials (AASHO) tarafından toplanan 1/1 ölçekli yol verilerinden yararlanarak, farklı dingillerinde üstyapıya verdiği zararları karşılaştırmak için ortaya atılmıştır.
AASHTO Test Yolu ( 5 ve 6 yolları) Farklı araç sınıfları Dingil yükü, iki tekerlek yükünün toplamıdır
AZF P 8.2 4 =, AZF: Araç zarar faktörü P= dingil yükü (ton) 8.2= Standard Tek Dingil Yükü Eğer, P= 16.4 ton ise, AZF= 16 (Anlamı: Bir defa 16.4 tonluk aracın üstyapı üzerinden geçmesi, 16 adet standart tek dingil yükünün geçmesine eşdeğer etki yapar) Standart Tek Dingil Yükü, 8.2 ton (80 kn) olarak tanımlanmıştır. SORU: S dingil yüküne sahip aracın AZF değeri 9 ise, Dingil yükü AZF 8.2 = P 4 P 9 = 8.2 4 P = 4 9 *8. 2 P = 14,20 ton
Dingil Konfigürasyonu Ticari taşıtların yük taşıma kapasitesi, çok dingilli kullanımı ile mümkün olabilir. *Sayılar, örnektir; ülkeden ülkeye farklılık gösterebilir.
Tekrarlı Yükleme Üstyapı Üzerindeki Tekrarlı Yükleme (Esneklik Modülü) (Eksenel Birim Şekil Değiştirme)
Yapısal Modeller Tekerlek yükünden dolayı değişik noktalardaki üstyapı tepkisini (gerilmeler, birim şekil değiştirmeler, defleksiyonlar) belirlemek için, değişik analiz yöntemleri, yapısal modelleri oluşturur Bilinen yapısal model elastik tabaka modelleri ve visko-elastik modellerdir. Yazılımlar: BISAR, ELSYM5, KENPAVE, Sonlu Eleman Yazılımları
Lineer Elastik Tabaka Sistemi Sonlu elemanlar analizi
Malzeme Özellikleri Üstaypı lineer elastik olarak kabul edildiğinde, tabakalara ve taban zeminine ait, elastisite modülü ve Poisson oranının belirlenmesi gerekir. Bir malzemenin elastisite modülü, yükleme süresi ile değişyorsa, taşıt yükleme süresine bağlı olarak esneklik modülü seçilmelidir. Malzeme, non-lineer elastik olarak düşünüldüğünde, gerilme durumuna göre esneklik modülü değişimini dikkate alan bünye denklemi dikkate alınmalıdır.
w o Poisson Oranı
Çevre Sıcaklık etkisi, esnek üstyapılar ve rijit üstyapılarda farklı etkiler. Esnek üstyapılarda esneklik modülünü etkilerken, beton yollarda bükülme etkisi yapar. Beton yollarda, üst ve alt kısımlarda sıcaklık farkından dolayı, sürtünme gerilmeleri ortaya çıkar. Esnek üstyapılarda, sıcaklık etkisi le bitümlü karışım dinamik modülü değişir. Don yüksekliği, farklı oturmalara ve üstyapı kabarmasına neden olur. En etkin olduğu zaman, buz Frost heave causes differential settlemçözülmesinden dolayı, taban zeminin suya doygun hale gelmesidir.
Yağmur ve kar yağış büyüklüğü, yüzeysel suyun taban zeminine penetrasyonu ve yer altı suyu derinliğini etkiler. Kötü veya eksik drenaj, zeminin kesme dayanımını düşürür, pompaj olayının ortaya çıkmasına neden olur.