Akademik Veri Yönetim Sistemi
TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2022 - 2025
Dünyada olduğu gibi Türkiye’de de son 30 yılda aşırı yüklere karşı asfalt yollardan daha avantajlı olması nedeniyle beton yol inşaatlarına belediyeler, valilikler ve il özel idareler bazında hız verilmiştir. Türkiye’de beton yol inşaatı en fazla Doğu ve Orta Karadeniz Bölgesi’nde olmakla beraber son yıllarda tüm ülke çapında yaygınlaşmaya başlamıştır. Bununla birlikte beton yol uygulamalarında derz kesimlerine rağmen ısıl gerilmelere bağlı olarak özellikle derz kesim bölgelerinde oluşan çatlakların devam ettiği görülmektedir. Lifli ve demir donatılı betonarme yollarda dahi bu problemler gözlenmektedir. Ayrıca betonarme yollar için son yıllarda artan demir fiyatları, demir donatılı betonarme yolların inşasına olan rağbeti azaltmaktadır.
Beton yollarda, gün içerisinde ve mevsimsel olarak çevre sıcaklığı sürekli bir değişim içerisinde olduğundan beton kaplamada aşırı ısıl gerilmelere sebep olmaktadır. AASHTO ve KGM Teknik şartnameleri ağır trafik yüküne göre tasarlamaya yönlendirirken çok daha kritik olan ısıl gerilmeye bağlı tasarımı göz ardı etmektedir.
Projenin temel konusu günlük sıcaklık farkları altında oluşan gerilmeleri tespit etmek ve daha güvenle taşıyabilmek için genleştirilmiş perlitli hafif beton kullanılmasının araştırılmasıdır. Yollardaki ısıl gerilmeleri azaltmanın birkaç yolu olmakla beraber (demir donatılı güçlendirme, derz kesimi) daha ziyade bu çalışmada ısıl genleşme katsayısı geleneksel betona göre %20 daha az olan ve genleştirilmiş perlit içeren derzsiz donatısız hafif beton yol üretmektir. Genleştirilmiş perlitler hafif beton içinde belirli bir oranda boşluklar oluşturacağı ve genleşmelere izin vererek ısıl gerilmeleri önemli ölçüde azaltacağı ön görülmektedir.
Proje yöntemi olarak bu çalışmada Hızlandırılmış Yol Sistemi’nde (HYS) yapılacak gerçek donatısız beton yol ısıl işlemlere tabi tutulup ağır dingil yükleri altında genleştirilmiş perlit içeren hafif betonun geleneksel beton kaplamaya göre performansı incelenecektir. Çalışmada ısıl işlemler, ısıl ve dingil yüklemeleri birlikte, sadece dingil yüklemeleri şeklinde üç farklı yükleme altında geleneksel beton kaplama ve genleştirilmiş perlit içeren hafif beton kaplamalarda çatlakların gelişimleri ölçülerek karşılaştırılacaktır. Hızlandırılmış Yol Sistemi öncesinde sonlu elemanlarda farklı oranlarda boşluklara (perlitlerin işgal ettiği hacim) sahip C25 ve C30 beton plaklar modellenecek ve ısıl yüklemeler uygulanacaktır. Sonlu elemanlar çalışması HYS’deki çıktılarla mukayese edilecektir. Arazideki beton yollarda oluşan ısıl gerilmeleri ölçebilen bir cihaz mevcut değildir. Kalibre edilmiş sonlu elemanlar analizleriyle ısıl ve dingil yüklemeleri altında oluşabilecek çekme gerilmeleri hesaplanmış olunacaktır.
Araştırmanın ilk aşamasında laboratuvarda farklı oranlarda genleştirilmiş perlit içeren kiriş numuneleri üretilecek ve üst yüzeyle alt arasında sıcaklık farklı olacak şekilde (maksimum 40 derece) ısıl yüklemelere tabi tutularak mukavemet değerleri, genleşme miktarları, çatlamaları tespit edilecektir. Aynı zamanda sıcaklık değişimine bağlı birim şekil değiştirmeler strain gauge (şekil değiştirme pulu) ile ölçülüp sonlu elemanlarda çekme gerilmesi değerleri elde edilecektir. Çekme gerilmeleri ile dayanım standartları karşılaştırılacaktır. Eleme sonunda bulunacak üç farklı karışım HYS’de kullanılacaktır.
Bu çalışmadan elde edilecek sonuçlar ısıl gerilmelerin sıkça yaşandığı havaalanları, beton park alanları, lojistik alanlar, endüstriyel zemin sahaları, liman kaplamaları ve kapalı otopark alanlarının tasarımında faydalı olacaktır. Hafif beton ile asfalt gibi petrol türevi fosil kaynaklardan bağımsız üst yapı kaplaması oluşturulacaktır. Bu çalışma doğada bolca bulunan öz kaynaklarla yapılan, doğa dostu ve daha uzun ömürlü olan beton yol kaplaması çeşitliliğine katkı sağlanmış olunacaktır.