Havaalanı rijit kaplamalarında farklı beton sınıfları için sıcaklık değişiminin sonlu elemanlar ve deneysel çalışmalarla belirlenmesi

Abstract

Havaalanı kaplamalarında oluşan buzlanma, önemli sürtünme problemlerine sebep olmakta ve neticede ciddi zaman ve ekonomik kayıplar ortaya çıkmaktadır. Özellikle de sıcaklıkların 0 °C'nin altında seyrettiği bölgelerimizde kar ve buzlanmayla mücadele için her yıl milyonlarca lira harcanmakta, buna rağmen mevcut yöntemler yetersiz kalmakla birlikte uçakların piste inememesinden dolayı da ek bir maliyet oluşmaktadır. Çalışmamızda, havaalanlarında kar ve buzla mücadelede beton kaplamaların ısıtılması için elektrikli kablo ile ısıtma yönteminin kullanılabilirliği araştırılmıştır. Havaalanı kaplama tipi olarak rijit kaplamalar seçilmiş, laboratuar ortamında üç farklı beton sınıfı (C25, C30, C35) için numuneler hazırlanmıştır. Numunelerin içine, yüzeyden 7 cm aşağıya elektrikli ısıtma kabloları döşenmiştir. Bu numuneler dört farklı sıcaklığa (-12,8 °C, -14,7 °C, -17 °C ve -21,3 °C) tabi tutulup, ısıtıcı kabloya elektrik vermek suretiyle numunelerin yüzeyindeki sıcaklıklar ölçülmüştür. Bu beton numuneler ve sıcaklık değerleri Ansys sonlu elemanlar programında simule edilip zamana bağlı termal analizler yapılmıştır. Son olarak da bu sıcaklık değişimlerinin beton numunelerde oluşturduğu gerilmeler ve birim şekil değiştirmeler sonlu elemanlar programında statik analiz yapılarak belirlenmiştir. Maksimum çekme ve basınç gerilme değerleri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu çalışmanın sonucunda, beton kaplamaları ısıtmanın, kar ve buzla mücadelede kullanılabilir bir yöntem olduğu kanaatine varılmıştır. Isıtma sürecinde oluşacak gerilmelerin, kaplama dayanım değerlerini aşmadığı anlaşılmıştır. Beton kaplama tabakası boyunca sıcaklık değişimi eksponansiyeldir. Bu değişikliğin, çalışmadaki diğer beton sınıflarıyla önemli ölçüde artmadığı gözlenmiştir.