Üstyapı Projelendirmesinde Esneklik Modülünün Yeri

Yol üstyapı, trafik yüklerini taşıyan ve aşağıdan yukarıya doğru sırasıyla alttemel, temel, bitümlü temel, binder ve aşınma tabakalarını içeren yapıdır. Aşınma tabakası, binder ve bitümlü temel tabakaları asfalt tabakalarını oluşturur. Bu yapı en üstte bulunan aşınma tabakasından başlayarak yol üstüne gelen trafik yüklerini aşağı doğru azaltarak altyapıya aktarır. Alttemel tabakasının hemen altındaki kota, üst yapı tabanı tesviye kotu denmektedir. Bir başka deyişle tesviye yüzeyi hemen alttemel tabakasının altındadır. Bunun da altında ise üstyapı tabanı denilen tabaka ve taban bulunmaktadır.

Üstyapının Görevleri Nedir?

Üstyapı diğer önemli bir göreve sahiptir o da doğal etkenlere karşı yol gövdesini korumaktır. Üstyapı, trafik yükleri ve diğer çeşitli doğal etkenler ile birebir etkileşim halindedir. Gelecek olan trafik yükleri basınç gerilmelerinin oluşmasına sebebiyet verir, bu gerilmenin büyüklüğü  de tekrarlı olan dingil yükleri ile doğrudan ilişkilidir.

Üstyapı projelendirmesinde tabaka kalınlıklarının belirlenmesi gerekmektedir. Tabaka kalınlıklarını belirlerken dikkat edilmesi gereken pek çok faktör vardır; zemin taşıma gücü, mevcut yerin iklim koşulları, trafik yükleri ve tekerrürü, üstyapıyı oluşturan malzemelerin niteliği gibi..

Üstyapıyı projelendirmek için üç ana yöntem mevcuttur; grup indeksi, CBR (California Bearing Ratio-Kaliforniya Taşıma Oranı) ve AASHO metodu olmak üzere. CBR deneyi silindirsel bir pistonun belirli hızda zemine itilmek sureti ile yük – penetrasyon bağlantısının bulunmasını sağlayan deneydir. CBR değeri ise taban zemininin üstyapı projelendirilmesinde esas olan taşıma gücüdür.  Projelendirmede esas olarak üstyapı tabanının CBR değeri yüzde olarak alınır ve buna göre tabaka kalınlıkları belirlenir. Ancak deneyin tanımından da anlaşılacağı üzere deney, statik yükleme altında yapılmaktadır.

Oysa gerçek arazi koşullarını göz önünde bulundurduğumuzda yol üst yapısının statik yüklerin aksine daha çok dinamik yüklere maruz kalmakta olduğu aşikardır. Üstelik maruz kalınan yüklerin, yükleme koşulları da değişkendir. Kaldı ki CBR metodunun geliştirilmiş olduğu yıllardaki  üstyapı malzemelerinin de, yollardaki mevcut taşıt dingil ağırlıklarının da günümüz koşulları ile aynı olmadığını görüyoruz.

Projelendirme Nasıl Yapılır?

AASHTO(Amerikan Karayolları Sınıflandırma Sistemi) 1986 yılında bu kapsamda bir proje rehberi çıkarmıştır. Üstyapı performansını CBR yerine esneklik modülü(M_r  )ile ilişkilendirmenin daha doğru olacağı ortaya koymuştur. Böylece tekrarlı yükler altında yol üstyapısının elastiklik modülü tanımlanmıştır. Aynı zamanda bu esneklik modülü, üstyapı tabakalarının yük dağıtabilme kapasitelerinin bir ölçüsüdür. Projenin Mr değeri ,tabaka kalınlıklarının hesaplanmasında esas olarak alınan değerdir. Esneklik modülü değerini, istenen emniyette temsil eder.

En sade haliyle (dinamik yük altında )esneklik modülü =maksimum gerilme/maksimum birim şekil değiştirme olarak tanımlanabilir. Üstyapıyı oluşturan bileşenler elastik değildir, bu da demek oluyor ki yük uygulandıktan sonra oluşan deformasyonların bir kısmı kalacaktır. Ancak üstyapıyı oluşturan malzemenin dayanımı, trafik yükünden büyük olduğu durumda, deformasyonların elastik olacağını görürüz.

Ülkemizde de karayolu üstyapısının projelendirmesinde esneklik modüllerinin belirlenmesi ve şartnamelerde yer alması için TÜBİTAK destekli bir proje yürütülmüştür.  Elde edilen çok sayıda üstyapı malzemelerinde esneklik modülü ile birlikte çeşitli(likit limit, plastik limit, CBR..) deneyler yapılmıştır.  Deney sonuçları değerlendirilmiş , üstyapı malzemelerini tanımlamakta kullanılan diğer parametreler ile esneklik modülü arasında ilişki kurulmuş ve esneklik modülü kolaylıkla elde edilmiştir.

2008 yılında Karayolu Esnek Üstyapılar Projelendirme Rehberi (AASHTO 93’teki proje kriterlerini baz alarak hazırlanmış) esneklik modülünü esas almıştır ve yürürlüğe konmuştur. Böylece yol üstyapısı gerçeğe yakın bir şekilde modellenmeye başlanmış,tekrarlı yükler altında tabakaların taşıma gücü gerilme-deformasyon ilişkisine bağlı olarak belirlenmiş; tabaka kalınlıkları yenilenmiş ve bu da ekonomik açıdan daha kârlı projelerin ortaya konmasını sağlamıştır.

KAYNAK: T.C. ULAŞTIRMA BAKANLIĞI KGM,Karayolu Esnek Üstyapılar Projelendirme Rehberi, A.SAĞLIK, A. GÜRKAN GÜNGÖR,ANKARA-2008