Karayolu Üstyapı Mühendisliğine Giriş Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN
What is pavement? Bir karayolu üstyapısı, doğal zemin veya dolgu üzerine (taban zemini) üzerine, taşıt yüklerini dağıtma amacıyla yapılan işlenmiş malzemelerden oluşan tabakalı bir sistemdir. Taban zemini doğal zemin veya dolgunun üst yüzeyidir. Üstyapının nihai amacı, tekerlek yükünün transferinden oluşan gerilme düzeyini, taban zemini taşıma gücünü geçmeyecek şekilde azaltmaktır. Genel olarak, iki tip üstyapı mevcuttur: Esnek (asfalt kaplamalı yol) ve rijit (beton yol)
Rijit Üstyapı (Beton yol) Platform genişliği Toprak banket Şerit genişlikleri toplamı Çimento betonu Kaplamalı banket Temel Taban zemini Tipik Typical enkesit Cross Section
Beton Yol Yapımı Derz donatısı yerleşimi Beton paving serimi Derz sawing the kesme joint Finished Bitmiş surface yüzey
Boyuna derz banket Derzler, çatlakların oluşacağı kesimlerin önceden belirlenmesi için yapılır; yapılmaz ise kontrolsüz, gelişigüzel çatlaklar oluşur. Enine derz Plan Standart ano genişliği 15 ft (5mt) Hareket yönü Boyuna derz donatı Kesit görünüşü Enine derz donatı Temel/alttemel Taban zemini
Kontrol edilemeyen enine derz çatlağı Beklenen çatlak ilerlemesi
Derz kesme işlemi sığ derinlikte yapıldığından, çatlak ilerleyememiştir
Esnek Üstyapı (Asfatt Kaplamalı Üstyapı) Platform genişliği Toprak banket Şerit genişlikleri toplamı Kaplamalı banket Aşınma tabakası Binder tabakası Temel Tipik bir esnek üstyapı enkesiti
Taban zemini hazırlanması Alttemel ve temel tabakaları hazırlanmas Asfalt karışımı serimi Kaplama tabakasının sıkıştırılması
Kaplama tabakası Temel tabakası Alttemel Taban zemini (mevcut zemin) Yapıştırma tabakası Örtme kaplaması Astar tabakası Kaplama tabakası Binder tabakası Temel tabakası Alttemel Sıkıştırılmış taban zemini Tipik bir esnek üstyapı kesiti ve kalınlıkları
Esnek üstyapı Rijit üstyapı Load Üstyapıların distribution yük of dağıtma pavements özellikleri
Beton blok kaplamalar Kenar bloklar 100-150 mm beton yatak Geotekstil (opsiyonel) Sıkıştırılmış taban zemini 25-40 mm kum Min. 100 mm granuler alttemel
İdeal Üstyapı Özellikleri Tekerlek yüklerini taban zeminine emniyetli bir şekilde aktaracak yeterli kalınlığa sahip olmak, Üzerine gelen yüklere karşı mukavemetli olmalı, Yeterli kayma sürtünme katsayısına sahip olmalı, Yüksek hızlarda bile konforlu sürüş sağlayacak düzgün yüzeye sahip olmalı, Taşıtların hareketinden kaynaklı az gürültü oluşturmalı, Yüzeyde görüşü engelleyecek mertebede toz bulundurumamalı, Yüzey geçirimsiz olmalı, Düşük bakım maliyetli, uzun ömürlü olmalıdır.
Esnek Üstyapılar Esnek üstyapılar, tekerlek yüklerini, danelerin temas noktalarından birbirine aktarırlar. in the granular structure
Üstyapı üzerindeki tekerlek yükü, geniş bir alana dağıtılır ve gerilme derinlik artınca azalır. Tekerlek temas alanı Tekerlek yükü Tekerlek-yük dağılımının yaklaşık şekli
Üst tabaka, maksimum gerilmeye maruz kaldığı ve ilave olarak aşındırıcı iklim koşullarına maruz kaldığı için en iyi kalitedeki malzeme kullanılmalıdır. Alt tabakalarda gerilme azaldığından, daha düşük kalitede malzeme kullanılabilir.. kalite
Kaplama Tabakası Malzemeleri Esnek üstyapılar, bitümlü malzemeler kullanılarak yapılır. Kaplama tip, düşük trafik hacimli yollarda sathi kaplama tipinde veya, Yüksek trafik hacimli yollarda (otoyol, bölünmüş yol vb.) asfalt betonu kullanılarak yapılır.
Esnek Üstyapı Tipleri Ful derinlikte asfalt kaplama Doğrudan taban zeminin üzerine yerleştirilerek yapılır. Yüksek trafik hacimli yollarda ve granüler malzemelerin az olduğu yerler için uygundur. (Ülkemizde kullanılmamaktadır)full - depth asphalt pavements
Esnek Üstyapı Tipleri Sandviç tipi kaplama İki asfalt tabakası arasına, yoğun ve açık gradasyonlu granüler tabakaların yerleştirilmesi ile oluşturulur. Ülkemizde kullanılmamaktadır. Taban zemini gerilmesini önemli oranda azaltır.
Esnek Üstyapı Tipik Tabakaları Örtme tabakası(seal Coat) :Su geçirimsizliği ve/veya sürtünme kastasyısını artırmak için 1.25 cm den daha kalınlıkta yapılan kaplama tipi Yapıştırma tabakası (Tack Coat) : Asfalt kaplamalı yollarda, bağlayıcı kullanılan tabakalar arasındaki bağı artırmak için kullanılır. Genellikle, asfalt emülsiyonu veya cutback asfalt kullanılır. Bütün yüzeye uygulanır. Astar tabakası (Prime Coat): Granüler tabaka üzerine uygulanır ve geçirimsizlik ile üzerindeki tabaka arasındaki bağ oluşmasını sağlar. Cutback bitüm veya asfalt emülsiyonu kullanılır.
Kaplama tabakası (surface course) : Trafik yüklemesine doğrudan muhataptır, bu nedenle kaliteli malzeme kullanılır. Genellikle, yoğun gradasyonlu asfalt betonu (AC) karışımı kullanılır. Kaplama tabakası görevleri: Yeterli sürtünme katsayısı, düzgünlük, drenaj vb., Yağmur veya kar suyunun taban zemini, alttemel ve temel tabakalarına sızmasını önlemek için geçirimsiz yüzeye sahip olmak.
Binder tabakası: Esas görevi, tekerlek yükünü temel tabakasına aktarnmaktır. Binder tabakası, kaplama tabakasına göre, daha az bitüm içerir ve kaplama tabakası kadar kaliteli malzeme kullanılmayabilir. Kaplama tabakası ile beraber kullanımı maliyeti azaltır.
Temel tabakası (Base course): Binder tabakasının hemen altında yer alır, İlave yük dağılımı sağlar ve alt drenaja destek olur. Kırmataş, cüruf diğer stabilize vya stabilize olmayan malzemeler kullanılabilir.
Alttemel tabakası (Sub-Base course): Alttemel tabakası, temel tabakasının hemen altında yer alır, Esas aması, yapısal destek, drenajı iyileştirme, ince malzemelerin yukarı doğru hareketini kısıtlama olarak düşünülebilir. Bazı durumlarda kullanılmayabilir. çok sert taban zemini bulunması. Örneğin,
Taban zemini (Subgrade) : Doğal zemin veya dolgu zemininin en üst kısmıdır. Taban zemininin hiçbir zaman aşırı gerilme altında bulunmaması dikkate alınır. İstenilen birim hacim ağırlığına kadar, optimum su muhtevasında sıkıştırılmalıdır.
Esnek Üstyapılarda Bozulma Tekerlek izi derinliği (Rutting) Yorulma kırılması (Fatigue failure) Termal çatlak
Tekerlek izi derinliği Wheel tracking apparatus
Yorulma kırılması İki noktalı eğilme testi (Two points flextural bending test)
Üstyapının trafiğe açıldığı zamnalarda genleşme ve büzülme etkisi le oluşur. Termal Kırılma
Rijit Üstyapı Tipleri Derzli beton kaplama (JPCP), Derzi donatılı beton kaplama (JRCP), Sürekli betonarme kaplama (CRCP), Öngerilmeli beton kaplama (PCP).
Derzli beton kaplama (JPCP) Jointed Plain Concrete Pavement: Anolar şeklinde döküm yapılır. Derzlerde donatı mevcut değildir. Derzler 5-10 mt aralıklarla kesilir.
Derzi donatılı beton kaplama (JRCP) Jointed Reinforced Concrete Pavement: Derzlerin yük taşıma kapasitesine katkısı sınırlı olmasına karşın, derz mesafesini 10-30 mt aralığına çıkarabilir. Donatılar, anolar arasında yük transferini sağlar.
Öngerilmeli beton kaplama (PCP) Öngerilmeli ano imalatı Öngerilmeli anonun taşınması
Sürekli betonarme kaplama(crcp) Continuous Reinforced Concrete Pavement: Derzsiz imal edilir.
Rijit üstyapıların bozulması Yorulma kırılması Pompaj Çökme Dökülme Bozulma
İki ano (slab) farklı kotlara sahip Çökme
İnce daneli malzemelerin derz arasından çıkması ile anonun altı boşalır. Buna pompaj olayı denir. Pompaj
Dökülme Enine derzlerin civarında, malzeme sökülmesi ile oluşur ve gözle görülür.
Bozulma