Karayolu tabakalarında plaka yükleme deneyinin uygulanabilirliğinin araştırılması

Abstract

Plaka yükleme deneyleri yurtdışında, Illinois Karayolları, Minnesota Yol Araştırma Ağı (MnROAD), Colorado Karayolları gibi birçok kuruluş tarafından esnek kaplamaların tasarım ve değerlendirilmesinde kullanılmaktadır. Türkiye'de ise plaka yükleme deneyini kullanan çok az kuruluş vardır. Kaliforniya Taşıma Oranı deneyi (CBR) ve son yıllarda da düşen ağırlıklı deflektometre deneyi (FWD), zemin tabakalarının mekanistik değerlendirilmesinde kullanılmaktadır. FWD deneyi çok pahalıdır ve ince tabaka kalınlıkları için yanıltıcı sonuçlar verebilmektedir. Plaka yükleme deneyi ise, tabakanın yatak katsayısı, k, değerini vermesi bakımından önemli bir deneydir.Bu çalışmada; plaka yükleme deneyinin karayolu kaplamalarındaki güvenilirliği, deney aletinin boyutlarına ve deney işlemi sırasında uygulanan yüklemeye odaklanılarak incelenmiştir. Kaplama tabakalarındaki gerilme dağılımlarını tespit etmek amacıyla ANSYS sonlu elemanlar modelinden yararlanılmıştır. Yükleme plakası kalınlığının, kaplama tabakalarındaki gerilme dağılımına dayalı sonuçlar üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Plaka çapının, sonuçları önemli ölçüde etkilediği görülmüştür. Plaka çapının 100 cm'nin üzerinde olması, doğru sonuçlar elde edilmesi bakımından tavsiye edilmektedir. Daha da önemlisi uygulama yükünün, deney sonuçları üzerinde en büyük etkiye sahip olduğu saptanmıştır. Deney sırasında plakaya uygulanan en büyük yükün 10 kN'dan az olması gerektiği hesaplanmıştır. Aksi takdirde deney sonucunda elde edilen verilerin hangi tabakaya ait olduğu tespit edilemeyecektir. Plate loading tests are used abroad in evaluation and design of flexible pavements by several organisations such as Illinois Department of Transportation (IDOT), Colorado Department of Transportation, Minnesota Road Project (MnROAD), ... etc. In Turkey, there are few organisations that use plate loading tests. California bearing ratio tests (CBR) and in recent years the falling weight deflectometer tests (FWD) are used in soil layer mechanistic evaluations. FWD tests are very expensive and can give misleading results for thin pavement layers. The plate loading test is important such that it gives the reaction coefficient value, k, of the layer.In this study, the reliability of the plate load test on highway pavements is researched by focusing on the test device dimensions and load applied during the test procedure. The ANSYS finite element modelling was utilized to determine the stress distributions through the pavement layers. It was found that the plate thickness does not have significant effects on the results based on the stress variation through the layers. The diameter of the plate indicated significant effects on the results. Plate diameters above 100 cm are suggested to obtain proper results. More importantly, the applied load has the highest impact on the test results. It is computed that the peak force on the plate should be less than 10 kN during the test. Otherwise it is possible that the plate load testing might be measuring the below sublayers characteristics.