Uygun Karayolu Üstyapı Tipi Seçiminin Önemi

1-GİRİŞ

Bir ülkenin ulaşım ağının yeterli düzeyde ve standartta olması o ülkenin gelişmişliğinin bir göstergesidir. Gelişmiş ülkelere göre ülkemizdeki yol ağı yetersiz kalmakta, buna karşın yollarımızdaki özellikle ağır taşıt trafiği artmaktadır. Bu durum üstyapıda önemli problemlerin çıkmasına neden olmakta , mali kaynaklarında sınırlı olması konunun önemini daha da arttırmaktadır. Bu nedenle bir karayolu yatırımının proje ve inşaat safhalarında optimum çözümlerin üretilmesi gereklidir.

Bu çalışmada , karayolu yatırımında önemli bir payı bulunan üstyapı maliyetinin en aza indirilmesi için uygun üstyapı tipinin ne şekilde seçilmesi gerektiği, önceden yaptığımız bir araştırmadan yararlanılarak özet bir şekilde açıklanmaktadır.

Üstyapı tipinin seçilmesinde etkili olabilecek tüm parametreler değerlendirilerek buna göre birbirine alternatif olarak düşünülen esnek ve rijit üstyapının tasarımı yapılmıştır. Daha sonra her bir üstyapı tipinin maaliyeti hesaplanmış ve bu tipler arasında ayrıntılı bir karşılaştırma yapılmış olup, çıkan sonuçlar özet bir şekilde sunulmuştur.

2-ÜSTYAPI TİPLERİ

Karayolu üstyapısı iki tipte incelenmektedir.

2-1-Rijit Üstyapı

Rijit üstyapı; kaplama tabakası, kum , iri agrega , portlant çimentosu ve su karışımından oluşan tek veya iki tabaka halinde dökülen bir üstyapı tipi olup gerektiğinde granüler bir kaplama altı tabakası da kullanılabilmektedir. Rijit üstyapıda yük büyük oranda elastik temel üzerine oturan plak tarafından karşılanmaktadır. (Şekil 1)

2-2-Esnek Üstyapı

Esnek üstyapı , kaplama temel ve alttemel tabakasından oluşan bir üstyapı tipidir. Kaplama tabakası, aşınma ve binder den oluşan iki tabaka şeklinde sıcak bitümlü karışımdan yada sathi kaplama şeklinde soğuk bitümlü karışımdan oluşturulur. Diğer tabakalar ise granüler bir malzeme veya az miktar bağlayıcı ile işlem görmüş karışımlardır. Esnek üstyapıda yük iletimi alt tabakalarda daha geniş alana yayılarak taban zemininin taşıyacağı değere indirgeme esasına dayanmaktadır (Şekil 2).

3-ÜSTYAPI TİPİNİN SEÇİMİNDE ETKİLİ BAZI FAKTÖRLER
Üstyapı tipinin seçilmesinde etkili olan faktörler bu çalışmada yapılan kabullerle birlikte aşağıda açıklanmaktadır.

3-1-Trafik

Karayolu üzerinde seyreden taşıtların ağırlıkları, dingil sayılarına göre değişen büyüklüklerde dingil ve tekerlek bandajları vasıtasıyla üstyapıya iletilmektedir. Üstyapı tabakalarında oluşan gerilme ve deformasyonların şiddeti o yolun üzerinden geçen taşıtın ağırlığına, bu yolun hizmet ömrü ise bu yüklerin tekerrürüne bağlıdır. Karayolu üzerinde seyreden taşıtların ağırlıkları standart olmadığından projelendirmeye esas olarak 8.2 ton luk standart dingil yükü alınmaktadır. Farklı dingil yükleri ise dingil eşdeğerlik faktörleri yardımıyla standart dingil yüküne dönüştürülmektedir . Proje ömrü boyunca standart dingil yükünün tekerrürü ( T8.2) olarak değerlendirilmektedir.

Bu çalışmaya esas dayanak teşkil eden araştırmada 6 ayrı trafik gurubu değerlendirilmiştir. Trafik guruplarının belirlenmesinde de ülkemiz karayollarında da seyreden taşıtların tipleri ve ağırlıkları dikkate alınmıştır. Trafik gurubu olarak yıllık ortalama günlük ağır taşıt trafiği (YOGATT) 500 den küçük olan yollarımızı temsilen T8.2=0.5*106 ve 1*106 YOGATT 500 den büyük olan yollarımızı temsilen ise T8.2=5*106 ; 10*106 ; 20*106 ; 50*106 standart dingil yük tekerrürleri alınmıştır. 

3-2-Taban Zemininin Taşıma Gücü (CBR)

Karayolu üstyapı dizaynında önemli faktörlerden bir tanesi de üstyapının oturduğu taban zemininin dayanımıdır. Bu değer (CBR) ile ifade edilmekte olup bu çalışmada taşıma gücü iyi zeminleri temsilen CBR=%20 orta iyilikteki zeminleri temsilen CBR=%10 kötü zeminleri ise CBR=%3 olarak alınmıştır.

3-3-Beton Kaplamanın Özellikleri

Üç farklı beton sınıfı seçilmiş olup hafif trafik için (T8.2=0.5*106-1.0*106) B30 , orta trafik için (T8.2=5*106 -20*106) B35 , ağır trafik için (T8.2=50*106) B40 dır. Bu sınıfların bazı özellikleri aşağıda gösterilmiştir.

4-ÜSTYAPI TASARIMI VE MALİYET HESAPLARI

Yukarıda bazıları açıklanan üstyapı tasarımında etkili olan tüm parametreler gerek esnek gerek rijit üstyapı için farklı değerlerde alınarak 42 ayrı veri gurubu oluşturulmuş her bir veri gurubu için AASHTO yöntemiyle esnek ve rijit üstyapı dizaynı yapılmıştır. Üstyapı tabakalarının seçilmesinde Karayolları Genel Müdürlüğünün esas aldığı tiplerden yararlanılmıştır. Minimum tabaka kalınlığı; aşınma için 4 cm binder için 5 cm bitümlü temel için 6 cm beton plak için ise 15 cm olarak alınmıştır. Maliyet hesabı için ise bazı kabuller yapılmıştır . Örneğin: Kaplama genişliği 7 m banket 5 m olmak üzere platform genişliği 12 m, ocak konkrasör arası taşıt nakliye mesafesi 1 km , alt temel nakliye mesafesi 50 km , çimento-demir nakliye mesafesi 90 km v.b.

5-ARAŞTIRMADAN ELDE EDİLEN SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ

42 veri gurubuna göre tasarımı yapılan esnek ve rijit üstyapının maliyetleri Karayolları Genel Müdürlüğü birim fiyatlarına göre hesaplanmıştır. Tablo 1 de trafik yükünün ve taban zemini taşıma gücünü değişiminin, esnek – rijit üstyapı maliyeti üzerindeki etkisi gösterilmiştir. Bu tabloda gösterilen R=0.5-1-1.5 (Bölge faktöru değerleri) 3 farklı iklim koşulunu karekterize etmektedir.

6-SONUÇLAR

Bu çalışmaya altlık teşkil eden araştırmanın ayrıntılı teknik analizinden alınan değerlendirmelerden çıkan sonuçlar, aşağıda maddeler halinde özetlenmiştir.

1-Düşük trafik için esnek üstyapı maliyeti (TL/Km. olarak) rijit üstyapıdan yaklaşık %8 daha ucuzdur . Yüksek trafik için ise, rijit üstyapı maliyeti esnek üstyapı maliyetine(TL/Km) nazaran yaklaşık % 40 daha ucuzdur.
2-Üstyapı hesabı için gerekli olan parametreler ne seçilirse seçilsin trafik yükünün artmasına paralel olarak esnek üstyapı/rijit üstyapı maliyet oranı da artmaktadır . Yani trafiğin artışı ekonomik açıdan rijit üstyapıyı avantajlı hale getirmektedir. 
3-Taban zemininin taşıma gücünün (CBR) düşük olması durumunda trafik ne olursa olsun rijit üstyapı daha ekonomiktir. Bu durumda aralarındaki maliyet farkı %52’ye kadar çıkmaktadır. 
4-Aynı taban zemini için trafik artışı ile esnek üstyapı maliyetinin değişimi rijit üstyapıya nazaran daha fazla olmaktadır.
5-Trafiğin T8.2=10*106 (dahil) değerine kadar taban zemininin taşıma gücünün (CBR) artması halinde esnek üstyapı ekonomik olmasına karşın 10*106’dan daha büyük olduğu durumlarda rijit üstyapı daha ekonomik olmaktadır.Trafik ne olursa olsun taban zemininin taşıma gücünün artması halinde , ekonomik açıdan rijit üstyapının avantajı azalmaktadır. 
6-Bölge faktörünün (İklim koşulları) iyileşmesi halinde , esnek üstyapı maliyeti azalmakta bölge faktörünün kötüleşmesi halinde maliyet, rijit üstyapı lehine dönmektedir.(AASHTO metoduna göre rijit üstyapı hesabından bölge faktörü değerlendirilmemektedir)
7-İklim koşullarının don etkisi bakımından hafif olması durumunda trafik değeri ne olursa olsun esnek üstyapı daha ekonomik olmaktadır. 
8-Yüksek trafik etkisinde (T8.2>5*106) ve hafif iklim koşullarında rijit üstyapı ekonomik olmakta, ağır iklim koşullarında ise durum , esnek üstyapı lehine dönmektedir.

REFERANSLAR

1- İ.ÖZEY ,”Rijit Üstyapı ile Esnek Üstyapının Karşılaştırılması“ Y.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü , Yüksek Lisans Tezi , 1992 “Danışman Yrd. Doç. Dr. Mustafa ILICALI”
2- Farklı Trafik Koşulları Altında Uygun Karayolu Üstyapı Tipi Seçiminin Ülkemiz Ekonomisine Katkısı , 7. Mühendisler Haftası ISPARTA ,25-29 Mayıs 1992 (İ.ÖZEY ile)