Geri Dön

Effect of modulus of bituminous layers and utilization of capping layer on weak pavement subgrades

Bitümlü tabakaların modülüsünün ve zayıf kaldırma taban üzerine koruyucu tabakası kullanımı

PDF İndir

  1. Tez No: 553438
  2. Yazar: MUHAMMED ALZAİM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 77

Özet

Geçmiş yıllarda, esnek üst yapı tasarımı çoğunlukla AASHTO'nun ampirik metoduna dayanmaktaydı; ancak bu yöntem esnek üst yapı tasarımı için verilen kısıtlı veriler dolayısıyla sınırlıdır. Bu tezde, üst yapı bozulmalarını minimize etmek ve ömrünü korumak için geliştirilmiş bir metot olan mekanik ampirik yaklaşım kullanılmaktadır. Genellikle, esnek üst yapımı tasarımı, asfalt tabakası, granüller temel, alt temel ve mevcut zemin katmanlarından oluşan çoklu katmanlara dayanmaktadır. Esnek üst yapı katmanları, ilave temel veya alt temel gibi ilave katmanlar ve alt temele etkiyen gerilimi azaltmak için mükemmel bir seçenek sunan koruyucu tabakası içerebilmektedir. Ayrıca, çimentolu veya bitümlü bir temel ve/veya alt temel tabakası, erken bozulma ihtimalini azaltmak ve üst yapı ömrünü artırmak için kullanılabilmektedir. Karayolu performansı temel olarak, farklı katman kalınlığı ve alt zemin taşıma kapasitesine göre büyük ölçüde değişen kaldırım konfigürasyonuna bağlıdır. Kapak katmanlarının otoyol altyapılarına dahil edilmesinin sadece bitümlü karışım katmanlarının kalınlığının azaltılmasının yanı sıra hizmet ömrünü ve asfalt beton kaplamaların güvenilirliğini de uzattığı sonucuna varıldı. Geçişli bir seyir olarak, kapaklama katmanının öncelikle kısa vadede dona ve drenaja katkı sağlaması ve uzun vadede minimum taşıma kapasitesini sürdürmesi beklenir. Tezde, yüksekten alçağa farklı aralıklarda kalınlıklara sahip esnek üst yapı yapısal katmanları için farklı kombinasyonlar analiz edilmektedir. Bu tez, mekanik-ampirik yöntemi kullanarak 20 yıllık bir tasarım ömrü için gerekli Eşdeğer Tek Dingil Yükünü (ESAL) elde etmek ve standart bir üst yapı tasarımı yapısal katmanları için katman sayısını azaltmak için hazırlanmıştır. Yang H. Huang tarafından geliştirilen yazılım olan KENPAVE, sırasıyla KENLAYER ve KENSLAB parçalarını kullanarak esnek ve sağlam kaplamaları analiz eder. KENPAVE'in bir parçası olan LAYERINP ve SLABSINP, sırasıyla esnek ve sert kaldırımlar için yazılımı başlatmak için kullanılır; Girişler kaydedildiğinde, KENLAYER veya KENSLAB, çıktıların elde edilmesine yönelik analizleri çalıştırmak için kullanılır. Bu tez çalışmasında esnek bir kaplama tasarımı düşünülmüş ve bu nedenle KENPAVE'de sadece KENLAYER kullanılacaktır. KENLAYER, Burmister'ın esnek kaldırım için çoklu katmanlar hakkındaki teorisine dayanan elastik katman konseptini analiz etme konusunda uzmanlaşmıştır. Elastikiyet Modülü ve Poisson Oranı, KENLAYER'da her katman için varsayılan sadece iki malzeme özelliğidir. Esneklik, normal gerilmenin karşılık gelen uzunlamasına gerilime oranı olarak tanımlanır. Her katmanın malzeme özellikleri, tekerlek yüklemesi altında elastik deformasyona dayandıkları belirlenmelidir. Poisson'ın Oranı, yük yönündeki yükün yük yönündeki dik açıdaki yük cinsine oranıdır. Sıcaklık, her katmanın Esneklik Modülünü ve Poisson'ın Oran özelliklerini etkiler; sıcaklık arttıkça malzeme özellikleri zayıflar ve dolayısıyla Elastisite Modülü azalır. Poisson Oranı, malzemenin daha fazla deforme olmasına neden olan yüksek bir sıcaklığa sahip olarak artar ve böylece malzemeler zayıflar. Sıcaklığın, bu çalışma için tüm mevsimde ortalama olduğu varsayılmıştır ve bu nedenle, her Elastiklik Modülü konfigürasyonunda açıklanan asfalt tabakaları haricinde, her Elastisite Modülü ve Poisson Oranı değerlerinin ortalama değerleri, tez hedefleri. KENLAYER mekanik bilgisayar programı sadece ek yerleri veya sert tabakaları olmayan esnek düzenlemeler için geçerlidir. KENLAYER'in omurgası, dairesel yüklü bir alan altındaki elastik çok katmanlı bir sistem için çözünmedir. Sonuç olarak, KENLAYER tek, çift, çift tandem veya çift tridem tekerlekleri altındaki katmanlı sistemlere, her katmanın farklı, doğrusal elastik, doğrusal olmayan elastik veya viskoelastik olarak davranmasıyla uygulanabilir. Hasar analizi, her yıl her biri farklı malzeme özelliklerine sahip maksimum 12 döneme bölünerek yapılabilir. Her periyot, tekli veya çoklu olmak üzere maksimum 12 yükleme grubuna sahip olabilir. Her yük periyodunda yorulma çatlaması ve kalıcı deformasyon nedeniyle oluşan hasar, tasarım ömrünü değerlendirmek için toplanır. KENLAYER, çeşitli aks ve tekerlek yüklemeleri için yarıçap parametresi olan bir daire şeklindeki bir tekerlek yükünden gerilmelerin, gerilmelerin ve sapmaların elde edildiğini varsayar. Her bir tabaka malzemesi özelliğini teşhis etmek için KENLAYER tarafından doğrusal, doğrusal olmayan ve viskoelastik modeller tanımlanmasına rağmen; viskoelastik model bu tezde ele alınmamıştır. Lineer elastik özelliklere sahip olan lineer kaldırım katmanları homojen ve izotropiktir ve bunlara bir yük uygulanıp daha sonra çıkarıldığında her noktada benzer şekilde toparlanırlar. Malzemenin herhangi bir kısmı belirli bir yüke benzer şekilde tepki vermezse, doğrusal katmanlı elastik bir model olarak kabul edilmez. Granüler malzeme katmanları, gerilme ve gerilmenin noktadan noktaya değiştiği doğrusal olmayan olarak kabul edilir.Doğrusal olmayan bir analizde, Elastisite Modülü, suşların tekrarlanan yükler altında geri kazanıldığını dikkate alarak esnek bir modüldür. Doğrusal olmayan katmanlar için bir yineleme yönteminin varsayılması; stres, değiştiği modullere göre aynı değildir. Her bir yineleme için, elde edilen gerilmelerin önceki yinelemesinden bir kombinasyon modülü hesaplanır. Huang tarafından tarif edilen süperpozisyon ilkesi, birden fazla tekerleğe ve tüm tekerlerden gelen gerilmelerin belirlenmesinden sonra uygulanır; yeni bir gerilme kümesi belirlemek için doğrusal olmayan katmanların elastik modülleri için bir yeniden hesaplama yapılır. Bu işlemin tekrarı, modüller için spesifik toleransa yakınlaşma sağlanana kadar devam eder. KENLAYER'da lineer olmayan granüler malzemelerin analizi için üç yöntem vardır; bu yöntemler iç sürtünme açısına (PHI) bağlıdır. Yöntem 1, granül tabakanın birçok tabakaya bölündüğünü ve her tabakanın orta derinliğinde bir gerilme noktasına sahip olacağını varsaymaktadır. Onların puanları, PHI'nin sıfır değerine sahip olduğu modülü hesaplamak için kullanılır. İkinci yöntem, granül tabakanın, tek bir gerilme noktasının, doğrusal olmayan tabakaların asgari modülünü temsil eden yüksek bir PHI değerine sahip yaklaşık olarak üst çeyrek derinliğinde bulunduğu tek bir tabaka olduğunu varsayar. Üçüncü yöntem, iç sürtünme açısını temsil eden, 0 ile 90 arasında bir PHI değerine sahip orta derinlikte bulunan bir gerilme noktasına sahip tek bir katmanı varsayar. Her durum için izin verilen yük tekrarını elde etmek için KENLAYER tarafından çoklu tehlike modelleri analiz edilebilir. Ardından, öngörülen yük tekrar sayısını izin verilen yük tekrarlarına bölerek her tehlike modelinin hasar oranını elde etmek için bir hasar analizi yapılır. Tasarım ömrü sonunda, verilen her tehlike modelinin maksimum hasar oranının 1'e bölünmesi ile elde edilir. Bu çalışmada analiz için hasar analizi ve tasarım ömrü gerekli değildir. Bu yazılım, farklı kalınlıktaki katmanlar ve zayıf alt tabakalar üzerindeki asfalt katmanlardaki farklı Elastisite Modülü tarafından izin verilen Eşdeğer Tek Dingil Yükü'nü analiz etmek için kullanılmaktadır. Analiz ilk olarak koruyucu tabakası olmadan gerçekleştirilmektedir, daha sonra koruyucu tabakası, üst yapı kombinasyon katmanlarına ilave edilmekte ve etkisi analiz edilmektedir. 20 yıllık tasarım ömrü için Eşdeğer Tek Dingil Yükü, 10 milyon ve 30 milyon gibi kategorilere ayrılmaktadır ve her kategori; üst yapı kalınlığı, asfalt modülü aralığı ve koruyucu tabakası'ın etkisine göre analiz edilmektedir. Her bir kombinasyonun maliyeti analiz edilmektedir ve en ekonomik olanlar en iyi çözüm olarak belirlenmektedir.

Özet (Çeviri)

The design of flexible pavement is mostly based on empirical method of AASHTO in the early years; this procedure is limited due to a restricted data given for a flexible pavement design. The mechanistic-empirical approach, which is an improved method to minimize pavement failure and retain its life, is utilized in this thesis. Normally, the design of flexible pavement is based on multiple layers that consist of asphalt layers, granular base and subbase, and existing subgrade. Flexible pavement layers may consist of additional layers such as additional base or subbase, and capping layer which serves a great option to reduce stresses applied on the subgrade. Moreover, a cementitious or bituminous base and/or subbase may be replaced in order to increase pavement design life and reduce the possibility of early failure. Multiple configurations are analysed in this thesis for flexible pavement structure layers based on different thickness having a high to low range. This thesis is dedicated to obtain the required Equivalent Single Axle Load (ESAL) for a design life of 20 years using the mechanistic-empirical method and to reduce the number of layers for a standard pavement design structure layers. In our study, mechanistic-empirical software called KENLAYER, which is developed by Yang H. Huang, is used for the analysis. This software is used to analyse the allowable ESAL given by different thickness layers and different Modulus of Elasticity in asphalt layers on weak subgrades. The analysis is conducted without a capping layer first, then a capping layer is added to pavement configuration layers and its effect is analysed. ESAL for a 20 years design life is divided into categories e.g. 10 million and 30 million, and each category is analysed based on the pavement thickness, asphalt modulus ranges, and effect of capping layer. The cost of each configuration is calculated, and the most economical ones are chosen as the best solutions for economics.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    35564

    Fatique life prediction of flexible povements under simulated service conditions

    Servis koşullarının simülasyonu ile esnek yol kaplamaları için yorulma ömrü tahmini

    SONER OSMAN ACAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1994

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RÜŞTÜ YÜCE

  2. Tez No

    557842

    Bitümlü sönümleyici geomateryallerin tasarlanması ve sismik izolasyon amaçlı kullanılabilirliklerinin sayısal olarak incelenmesi

    Designing of bituminous damping geomaterials and numerical investigation of this materials for seismic isolation purposes usages

    AHMET KUVAT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EROL ŞADOĞLU

  3. Tez No

    784584

    Düşen ağırlıklı deflektometre ölçümlerinde asfalt sıcaklığı etkisi ve sıcaklık düzeltme metodunun belirlenmesi

    Determination the effect of asphalt temperature in falling weight deflectometer measurements and development of temperature correction method

    FIRAT ERKMEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    UlaşımSüleyman Demirel Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞENGÜL FİGEN KALYONCUOĞLU

  4. Tez No

    128825

    Bitümlü sıcak karışımlarda oluşan kalıcı deformasyona karıştırma sıcaklığının etkisi

    Effect of mixing temperature on the permanent deformation of hot bituminous mixtures

    MEVLÜT KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    İnşaat MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. O. NURİ ÇELİK

  5. Tez No

    777927

    Farklı elastomer modifiyeli bitümlerle hazırlanan bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of mechanical properties of hot mix asphalts prepared with different elastomer modified bitumens

    SAYED ENAYATULLAH SAYEDZADA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET YILMAZ

Geri Dön