Airy gerilme fonksiyonları ve sonlu elemanlar yöntemiyle beton yol kaplamasının 3 boyutlu gerilme analizleri

Abstract

Bu tez çalışmasında, 3 farklı beton sınıfı; C20, C25, C30, ve 3 farklı kalınlıktaki; 15 cm, 20 cm ve 25 cm beton yolların mekanistik-ampirik mukayeseleri sonlu elemanlar, Westergard ve Airy denklemleri yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. Seçilen Airy gerilme denklemiyle yapılan gerilme analizinden elde edilen gerilmeler, Westergaard yöntemiyle elde edilen gerilmelerden çok fazla çıkmıştır. Bu karşılaştırmaya göre seçilen Airy gerilme denklemi gerçeği yansıtmamaktadır. Gerilme analizleri, 15 cm kalınlığındaki C20, C25 ve C30 beton yolların ağır taşıt yüklerini taşıyamayacağını göstermektedir. 20 cm ve 25 cm kalınlığındaki C20, C25 ve C30 beton sınıfların ise hem çekme hem de basınç gerilmeleri karşılayabileceğini göstermiştir. Ayrıca beton sınıfını bir üst sınıf seçildiğinde düşey deplasmanlarda yaklaşık %1.67'lik bir azalma meydana gelirken, tabaka kalınlığı 5 cm artırıldığında yaklaşık %16.7'lik bir azalma meydana geldiği görülmüştür. Bu çalışmanın amaçlarından biri de Doğu Karadeniz bölgesi için kullanılacak farklı beton sınıfı ve kalınlıkları için yolların performanslarının belirlenmesine yönelik Mekanistik?Ampirik tasarım ilkelerine dayalı yol çalışmasını içermektir. Bu tez çalışmasında Türkiye'de ilk, çalışma prensibi bakımından ise Dünyada sayılı düzeneklerden biri olan Hızlandırılmış Yol Test düzeneği kullanılmıştır.

In this study, three different concrete thickness (15 cm, 20cm and 25 cm) and three concrete classes (C20, C25, C30) design paremeters were considered. Mechanistic empirical design concepts were compared by utilizng the finite element model, Westergard and Airy equations. It was found that results from Airy functions were not reasonable compared to Westergard results suggesting that Airy functions are not suitable for stress computations in concrete pavement designing. Results based on finite element analysis indicated that C20, C25 ve C30 concretes will fail for 15 cm thickness but will tolerate for 20 cm and 25 cm thickness. Increasing the layer thickness of 5 cm approximately 16.7% decrease was observed in thevertical deflection. A comprehensive study has been initiated to determine concrete pavement roads performances in Blacksea region based on mechanistic-empirical analysis principals. Accelerated pavement test facility which is the only in Turkey and one of the unique systems in the world, has been utilized in this research program.