Life cycle cost analysis in pavement design to reach the best investment decisions for developing countries

Abstract

Üstyapı tasarımı, trafik, çevresel durum, mevcut materyaller, inşaat bütçesi, devlet stratejileri ve kimi zamansa yol kullanıcılarının gereksinimleri vs. gibi farklı değişkenlere dayanmaktadır. Üstyapıların kalınlığı, katman tipine ve kullanılan materyallere dayalı olarak farklılık göstermekte olup, bundan dolayı farklı alternatifleri değerlendirmeyi gerektirmektedir. Üstyapı türünü değerlendirmek için kullanılan genel tekniklere Ömür Döngü Maliyet Analizi (LCCA) adı verilmektedir. LCCA, proje için tüm kayda değer maliyet ve faydaları hesaba katarak yukarıda bahsi geçen tüm öğelerin hesabı yapılarak bulunur.Bu çalışmada üstyapı tasarım parametreleri, Irak'ın Bağdat şehrinde mevcut materyallere dayanarak tanımlanmıştır. Trafik verileri, Türkiye Karayolları Genel Müdürlüğünün Gaziantep şehrinin 400-23 numaralı yol segmenti için alınmış olup, trafik gelişim hızı da bu verilere dayalı olarak hesaplanmıştır.Öncelikle literatür taraması yürütülmüştür. İkinci adımda çalışma için oluşturulan üstyapı alternatiflerinin her biri Amerikan Eyalet Karayolları ve Ulaştırma Kurumunun (AASHTO) 1993, tasarım rehberi temel alınarak tasarlanmış ve ardından, seçilen parametreler için en uygun üstyapı yapısına karar vermek amacıyla kaldırımların değerlendirilmesi için LCCA tekniği uygulanmıştır. Bu projenin tasarım ömrü 20 yıldır. Resmi veri merkezinden toplanan 12 yıllık verilerin analizinin ardından, bu yıllara ait gelişim faktörleri hesaplanmış ve bunlar 20. yıla ulaşmak için kullanılmıştır (2017'den 2037'ye kadar). Ayrıca, üstyapı tasarımında önem arz eden adım, ESAL'ı (Eşdeğer Tek Dingil Yükünü) elde etmek adına faktörlerin dönüştürülmesiyle tüm araç türlerinin homojenitesini sağlamak olup, tüm dingil grupları bir tek dingil olarak kabul edilip üstyapı tasarımında kullanılacaktır. Sonuç olarak, değerlendirmenin çıktıları ve daha detaylı araştırmalar için öneriler sunulmuş bulunmaktadır.Anahtar Kelimeler: Esnek üstyapı, rijit üstyapı, LCCA, AASHTO, üstyapı tasarımı, ulaşım.

Pavement design depends on different variables such as traffic, environmental condition, available materials, the budget of construction, government strategies and in sometimes the road users requirements, etc. Thickness of the pavements are so different based on the layer type and the materials that are used, therefore, it requires to evaluate the different alternatives. The common techniques that are used to evaluate the pavement alternatives are called Life Cycle Cost Analysis (LCCA). LCCA is denoted by analyzing all elements above for making an allowance for all significant costs and benefits for the project.In this study, pavement design parameters are defined based on available materials in Iraqi City of Baghdad. Traffic data were obtained from the Republic of Turkey General Director of Highways for the road segment 400-23 in City of Gaziantep growth rate of the traffic was calculated based on that data too.First of all, the literature review was conducted. In the second step, each of the pavement alternatives that were configured for the study was designed based on, American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), 1993 procedure; then LCCA was carried out to evaluate the pavements alternatives to decide the most appropriate pavement structure for the selected parameters. Design life for this project is 20 years. After analyzing the collected data for 12 years from the official data reference, the growth factors of these years were calculated, and they were used to reach the 20th year (from 2017 through 2037). In additional, the important stage in the pavement design is rendering all vehicle types homogenous by using the convert factors to get ESAL (Equivalent single Axle Load) and all axle groups will be as a single axle to be used in pavement design. As a result, outputs of the evaluation and the recommendations for the further researches are given.Key words: Flexible pavement, rigid pavement, LCCA, AASHTO, pavement design, transportation.