POLİPOL 354 MALZEME İLE YENİ Bİ KAAYOLU ÇİZGİ SİSTEMİ ÖNEİSİ Selman SAUHAN *, Fahri BİİNCİ ** * Saruhan Ltd.Şti., Adalet Mahallesi, Kazaklar Sokak, No:10, Samsun ** Ondokuz Mayıs Üniv., Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Samsun ÖZET Bu çalışmada, Poliopol 354 malzeme kullanılarak imal edilen yeni bir çizgi sistemi kullanılması önerilmektedir. Sistem polipol 354 malzeme ve döküm öncesi yerleştirilen beyaz ve/veya renkli olabilen, led aydınlatıcılardan oluşmaktadır. Çizgi elemanları asfalt veya beton yol üst yapılarının her ikisinde de kullanılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Farklı renk kullanılabilir ve aydınlatma kademeli şekilde yapılabilir. Bu durumda da üst yapının tipine ve rengine bağlı olarak, gece, gündüz veya hava şartlarına bağlı olumsuz görme özelliklerinin düzeltilmesi mümkün olacaktır. Düzeltme işlemi, mevcut ortam aydınlanmasına uyumlu aydınlatma ile sağlanacaktır. Üretimi tasarlanan çizgi elemanlarının, kullanılmakta olan geleneksel malzemelere göre, aydınlatma elemanlarının ömrüne bağlı olarak, 8-20 kat daha uzun ömürlü olacağı hesaplanmıştır. Yatırım maliyeti, çizgi elemanlarının kalınlığına ve aydınlatma elemanları maliyetine bağlıdır. Beyaz çizgi için %14.6-59.2 daha ekonomik bulunmuştur. Maliyetler 20 yıllık bir süre için hesaplanmıştır. Anahtar kelimeler: trafik işareti, karayolu çizgisi, esnek üstyapı, rijit üstyapı A NEW HIGHWAY LINING SYSTEM POPOSAL WITH POLIPOL 354 MATEIAL ABSTACT In this paper, use of a new lining system produced by using Polipol 354 material is proposed. System is composed of polipol 354 material and prelocated led illuminants before casting which may be white and/or colored.
Lining elements are designed as to be used at both asphalt and concrete road superstructures. Different colors can be used and lightning can be done in stages. In this condition, depending on the type and the color of the superstructure, adjustment of the unfavorable sight properties depending on the night, day or weather conditions will be possible. Adjustment process will be supplied by lightning harmonic with the existing medium. Service lives of the lining elements whose production is proposed are to be 8-20 times longer than the traditional materials which are in use, depending on the service lives of the illuminant materials. Investment cost depends on the thickness of lining elements and the cost of illuminant elements. It is found to be %14.6-59.2 more economic for white line. Costs are calculated for 20 years of duration. Key words: traffic sign, highway line, elastic superstructure, rigid superstructure 1. MALZEME VE TASAIM Bu çalışmanın yapılma nedeni, özellikle Türkiye deki karayollarında, uygulanan yol yüzey işaretlerindeki çok kısa süreli bozulmaların ortadan kaldırılması arayışıdır. Aynı zamanda ekonomik olabilecek bir sistem araştırılmaya çalışılmıştır. Genelde kullanılan çizgi boyaları oldukça kısa ömürlü ve pahalı olmaktadır. Kullanım maliyetlerine, yolların çizgi bozulmaları nedeniyle fiilen kullanılamaz oldukları süreler, bu sorunun oluşturduğu konfor ve güvenlik zaafları ve muhtemel kazalardaki maddi kayıplar dahil edilmemiştir. Bu durumda bile 2005 yılı birim fiyatları ile maliyetler, iyi şartlarda 1 yıl dayanabilen ve soğuk yol çizgi boyası ile yapılanlarda 7.88-24.09 YTL/m 2, yine iyi şartlarda 2-2.5(ortalama 2.25 yıl) yıl dayanabilen ve makine veya serme ile uygulanan kabartma tip termoplastik(2-3 mm kalınlıklı) ile yapılanlarda 23.13-66.85 YTL/m 2 ve çift komponentli boya ile yapılanlarda 68.35-100.79 YTL/m 2 kadardır[1]. Birim fiyatlarda adet birimiyle tanımlı okların, bu çalışmaya uygun m 2 ölçüleri standart şekillerden[2] yaklaşık olarak hesaplanıp kullanılmıştır. Bu çalışmada önerilen ve orta viskoziteli, ortoftalik esaslı doymamış tam şeffaf döküm tipi bir polyester reçine ile imal edilen polipol 354 ile yapılacak çizgi elemanlarının 10-20 yıl kadar dayanabilecek nitelikte olabilecekleri dikkate alınmıştır. Aydınlatma sistemindeki tasarım dikkate alınarak, önerilen sistemin ömrü 20 yıl olarak değerlendirilmiştir. 1.1. Polipol 354 Karışım Oranları Polipol 354, doymamış tam şeffaf döküm tipi polyester reçineye, üretilecek blok ağırlığına bağlı olarak, % 0.4-0.1 oranında %1 lik kobalt ve % 1.2-0.3 oranında MEK-P(metil etil keton-peroksit) katılarak elde edilmektedir. Malzemenin sertlik, elastik özellikler ve saydamlık özelliklerinin kontrol edilmesi amacıyla, % 66 oranına kadar katı madde katılabilmektedir. Bu çalışmada kullanılan çizgi elemanı üretimi amaçlı malzemede her hangi bir katkı kullanılmamıştır. Literatürde, serleşmiş polipol 354 ile ilgili olarak, eğilme dayanımı 150 MPa(1500 kg/cm 2 ), çekme dayanımı 75 MPa(750 kg/cm 2 ), elastisite modülü 3 224 MPa(32 240
kg/cm 2 ), kopmada uzama oranı %3-6, yük altında eğilme sıcaklığı 54-62 o C [3] ve üst kullanım sıcaklığı 211 o C olarak verilmektedir. 1.2. Polipol 354 Çizgi Elemanı Tsarımı Çizgi elemanları, üretim için hazırlanan kalıp tabanlarına, özel olarak yerleştirilmiş ledlerin montajından sonra, polipol 354 döküm yapılması ve sertleşmenin tamamlanmasından sonra, yüzey saydamlığını gidermek amacıyla, kumlama yapılması şeklinde tasarlanmıştır. Kumlama işlemi, ledlerin oluşturduğu aydınlanma ve iç yansımaların yüzeyde parlak görüntü oluşturmasını önlemek amacına yönelik olarak yapılmaktadır. Üretilen elemanların aydınlatılmasında beyaz renk esas alınmıştır. Ancak farklı amaçlarla kullanılabilirlik için renkli aydınlatma seçeneği de sunulmuştur. Elemanların kullanılabilirlik süresi doğrudan aydınlatıcıların ömrüne bağlı olacağından, yedeklenme yapılmak suretiyle eleman ömürlerinin uzatılması üzerinde durulmuştur. Yapılan hesaplamalara göre bir renk için en az led sayısı 1 adet/100 cm 2 olarak belirlenmiştir. Bu durumda 1 m 2 alan için led sayısı 100 adet olarak bulunmuştur. Geleneksel yöntemlerde, çizgi ve işaretlerin, yol üst yapısı tamamlandıktan sonra yapılması söz konusudur. Bu çalışmada ise, önce çizgi elemanlarının montajının yapılması ve daha sonra asfalt veya beton üst tabakasının inşa edilmesi şeklinde bir sıralama dikkate alınmıştır. Önerilen eleman kalınlığının 3 cm olmasının, bu uygulamanın yapılmasına imkan vereceği düşünülmüştür. Ancak önerilen çizgi elemanları ile asfalt veya betonlama yapılması işleminin zor olacağının dikkate alınması gereklidir. Çünkü belirli bir yüksekliğin oluştuğu(3cm) çizgiler arasına, ölçüleri hassas olması gereken tabakaların yerleştirilmesinin özenle yapılması zorunludur. Bunun için de ilave tedbirler veya yeni uygulama teknikleri geliştirilmesi, sağlanması düşünülen faydayı artıracaktır. Aydınlatma için gerekli enerji ihtiyacının çizgiler boyunca seri ve belirli aralıklarla paralel bağlı olarak, uygun trafolardan temin edilebilmesi planlanmıştır. Önerilen trafo aralıkları 100 m olarak dikkate alınmıştır. Led sistemi 12 Volt doğru akım ile çalıştırılacağından, enerji dönüşümü de sisteme dahil edilmiştir. Bunun için her 100 m de iki adet sürekli(200m) ve bir adet kesikli çizgi(3 m çizgi 3 m ara şeklinde toplam 50 m) için bir adet trafo kullanılması öngörülmüştür. Toplam çizgi alanı 35 m 2 (0.14 * 250) ve kullanılacak trafo bedeli 90 YTL alınıp çizgi elemanların üretim maliyetine(donanım malyetine) 2.60 YTL/m 2 eklenmiştir. (-) Trafo (+) Çizgi eni 14 cm Çizgi boyu 75-150-300 cm (Trafoya bağlı uzunluk 100 m) Şekil 1. Çizgi elamanların enerji temini
2. DENEYSEL ÇALIŞMALA VE MALİYET ANALİZİ Farklı tip ve boyutta üretilen parçalar üzerinde yapılan bazı deneyler ve yaklaşık maliyetlere ilişkin hesaplamalar aşağıda verilmiştir. 2.1. Yapılan Deneyler Standart beton basınç deney aletinde, farklı ölçülere sahip üçer adet nümunenin basınç dayanımları ve eğilme deneyi sonuçları belirlenmiştir. Kuvvete dik kesiti 4 cm x 8 cm ve yüksekliği 8 cm olan nümunenin ortalama basınç dayanımı 870 kg/cm 2, kuvvete dik kesiti 8 cm x 8 cm ve yüksekliği 4 cm olan nümunenin ortalama basınç dayanımı 880 kg/cm 2 olarak belirlenmiştir. Aynı malzemeden yapılmış 20 cm uzunluklu ve 4 cm x 10 cm kesit alanlı elemanların(yatık kiriş biçiminde yerleştirilmiş) eğilme dayanımı ortalama 245 kg/cm 2 olarak ölçülmüştür. Buradan, literatürde verilen 570 kg/cm 2 olan eğilme dayanımının yakın olmadığına dikkat edilmelidir. Bu çalışmada gerektiğinde ölçülen değerlerin kullanılması benimsenmiştir. Bu aşamada, polipol 354 kullanılan çizgi elemanları için gerekli olabilecek başka deneylerin, yapılma imkanı bulunmadığından, yapılmadıkları belirtilmelidir. Fonksiyonel uygulanabilirliğin tespitinden sonra[4] gerekli tüm deneylerin yapılmasına ihtiyaç olacağı açıktır. 2.2. Maliyet Analizi Maliyetlerin hesaplanması üç ana bileşenden oluşturulmuştur. Bunlar, polipol 354 malzeme maliyeti, aydınlatma amaçlı donanım maliyeti(ledler + dirençler + kablolar + trafo) ve enerji ihtiyacı maliyetidir. Farklı uygulama biçimlerine göre hesaplanan maliyetler aşağıda çizelgeler halinde verilmiştir. Birim fiyatlar piyasadaki fiyatlara göre dikkate alınmıştı[5]. Çizelge 1. Polipol 354 malzeme maliyeti(1 m 2 için) Kalınlık(cm) Birim fiyat(ytl/kg) 1 m 2 ağırlığı(kg) Maliyet(YTL/m 2 ) 3 3.53 36 127.10 4 3.53 48 169.40 5 3.53 60 211.80 8 3.53 96 338.90 Çizelge 2. Aydınlatma donanımı maliyeti(1 m 2 yüzey için) Led rengi Gerilim (Volt) Akım (Amper) Güç (Wat/h) Birim fiyat (YTL/Adet) Maliyet* (YTL/m 2 ) Beyaz 3.7 0.02 0.063 0.350 35.00 Sarı 2.1 0.02 0.036 0.084 8.40 Yeşil 3.5 0.02 0.059 0.350 35.00 Kırmızı 1.9 0.02 0.032 0.075 7.50 Mavi 3.7 0.02 0.063 0.155 15.50 *1 m 2 de 100 adet led kullanıldığına göre ve Güç=0.85 * V * A şeklinde hesaplanmıştır.
Çizelge 3. Enerji tüketimi maliyeti(1 m 2 yüzey için) Led rengi Enerji (kw) Birim fiyat (YTL/kW) Maliyet** (YTL/m 2 ) Beyaz 1103.76 0.10 110.37 Sarı 630.72 0.10 63.07 Yeşil 1033.68 0.10 103.37 Kırmızı 560.64 0.10 56.06 Mavi 1103.76 0.10 110.37 **100 adet/m 2 led ve 20 yıllık süre için. Çizelge 4. 1 m 2 Poipol 354 çizgi maliyeti(ytl/20 yıl) Led rengi Beyaz Sarı Yeşil Kırmızı Mavi Kalınlık(cm) Polipol Donanım Enerji 1 m 2 354 maliyeti 275.07 35.00 5 211.80 110.37 359.77 8 338.90 486.87 201.17 8.40 5 211.80 63.07 285.87 8 338.90 412.97 268.07 35.00 5 211.80 103.37 352.77 8 338.90 479.87 193.80 7.50 5 211.80 56.06 278.50 8 338.90 405.60 255.57 15.50 5 211.80 110.37 340.27 8 338.90 467.37 Çizelge 5. Genel maliyet analizi(2005 yılı B.F. ile). Ortalama Yenileme Birim fiyat* Maliyet Ort. maliyet Malzeme Çizgi-işaret çeşidi ömür(yıl) sayısı/20 Yıl (YTL/m 2 ) (YTL/m 2 ) (YTL/m 2 ) Yol çizgisi 7.88 157.60 Soğuk yol Yaya-Yavaşlama 14.56 291.20 çizgi 1 20 322.00 Standart ok 24.09 481.80 boyası Standart çift ok 17.87 357.40 Yol çizgisi(2mm) 23.13 205.60 Termoplas Yaya-Yavaşlama(3mm) 2-2.5 10-8 44.74 397.69 396.38 tik boya Standart ok(3mm) Ort. 2.25 Ort. 9 66.85 594.22 Standart çift ok(3mm) 43.65 388.00 Yol çizgisi(2mm) 68.35 607.55 Çift Yaya-Yavaşlama(3mm) 2-2.5 10-8 68.35 607.55 komponen 674.37 Standart ok(3mm) Ort. 2.25 Ort. 9 100.79 895.91 tli boya Standart çift ok(3mm) 65.98 586.49 *YTL/Adet fiyatları standart ok ve standart çift ok alanı 1.58 m 2 ve 2.67 m 2 alınarak YTL/m 2 ye çevrilmiştir.
Çizelge 6. Maliyetlerin karşılaştırılması(20 Yıl için). Çizgi rengi ve maliyeti(ytl/m 2 ) Çizgi türü Beyaz Sarı Yeşil Kırmızı Mavi Önerilen sistem(polipol 354, 3 cm) maliyeti 275.07 201.17 268.07 193.80 255.57 Soğuk yol çizgi boyası ile çizgi çizilmesi 322.00 Önerilen sistemin sağlayacağı ekonomi(%) 14.6 37.5 16.7 39.8 20.6 Önerilen sistem(polipol 354, 3 cm) maliyeti 275.07 201.17 268.07 193.80 255.57 Termoplastik boya ile yol çizgileri çizilmesi(2-3 mm) 396.38 Önerilen sistemin karşılaştırma sonucu 30.6 49.2 32.4 51.1 35.5 Önerilen sistem(polipol 354, 3 cm) maliyeti 275.07 201.17 268.07 193.80 255.57 Çift komponentli boya ile yol çizgileri çizilmesi(2-3 mm) 674.37 Önerilen sistemin karşılaştırma sonucu 59.2 70.1 60.2 71.2 62.1 3. TATIŞMA Önerilen çizgi sisteminin kullanım ömrü, daha çok aydınlatma donanımı malzemesinin(ledler) ömrüyle doğru orantılıdır. Bu nedenle bu aşamada ledlerin kullanım ömrünün 20 yıldan çok olabileceği belirtilmiş olsa da daha ayrıntılı çalışmaların yapılması gereklidir. Yol yüzey sıcaklıklarına bağlı olarak, üretilen çizgi elemanlarındaki ledlerin çalışma sıcaklık aralığı ve maruz kalacakları sıcaklıklardan nasıl etkileneceği ile ilgili teknik bilgiler mevcut değildir. Standart yol çizgi boylarında üretilecek çizgi elemanlarının deformasyonları ve çalışmadaki davranış biçimleri ayrıntılı olarak incelenmemiştir. Çizgi elemanlarının çeşitli mekanik özelliklerinin düzenlenmesine yönelik katkı kullanılması ile ilgili çalışmalar yapılmalıdır. 4. SONUÇ Geleneksel olarak kullanılan yol yüzey çizgi ve işaretlerinin, iyi şartlarda dayanım süresi yol çizgi boyası ile yapılanlarda 1 yıl, Termoplastik boya veya çift komponentli boya ile yapılanlarda 2-2.5 yıl iken(ortalama 2.25 yıl), önerilen sistemde bu süre 20 yıl olarak öngörülmektedir. Bu durumda 20 yıllık süre içinde yol çizgi boyası için 20, termoplastik boya ve çift komponentli boya için 10-8 kez(ortalama 9 kez) çizgi-işaret yenilenmesi işlemi yapılmasından kurtulmuş olmanın önemi açıktır. 20 yıllık süre için yapılan maliyet analizi sonuçlarına göre, önerilen beyaz renk sistem için, yol çizgi boyası kullanılması durumunda % 14.6, termoplastik boya kullanılması
durumunda % 30.6 ve çift komponentli boya kullanılması durumunda da % 59.2 daha ekonomik bulunmuştur. Farklı renk kullanımı pratikte uygulanabilir görünmese de, beyaz rengin ortamda mevcut aydınlanmaya uygun hale getirilebilir olması önemlidir. Aynı zamanda, yağmurlu ve sisli havalarda da çizgilerin, aydınlatılmış olması nedeniyle, görülebilirlik özelliğinin yüksek olması, önemli bir fayda olarak değerlendirilmiştir. Teknolojik gelişmelere paralel olarak önerilen sistem maliyetinin hızla düşeceği beklenebilir. KAYNAKÇA [1] Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Karayolları Genel Müdürlüğü, 2005, 2005 Yılı Yol, Köprü, Bitümlü Kaplamalar, ve Trafik İşlerine Ait Birim Fiyat Listesi, Ankara. [2] Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Karayolları Genel Müdürlüğü, 1975, Trafik İşaretleri El Kitabı, Başbakanlık Basımevi, Ankara. [3] www.poliya.com.tr, Poliya Polyester ve Yard.Mad. San. [4] ÖZDİİM, M., 1994, Trafik Mühendisliği, Cilt:1, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Karayolları Genel Müdürlüğü, Ankara. [5] www.konyalielektronik.com, Konyalı Elektronik Ltd.Şti.