Farklı kalınlıklardaki esnek ve rijit üstyapıların gerilme-deformasyon performanslarının incelenmesi

Türkiye’de ve dünyada yük- yolcu taşımacılığı çoğunlukla karayolu ulaşımı ile sağlanmakta olup üstyapı tipi olarak esnek ve rijit üstyapılar yaygın olarak kullanılmaktadır. Üstyapının iyi tasarlanması uzun yıllar trafik yükü altında bozulmadan kalabilmesini sağlamaktadır. Kaplama, temel ve alt temel gibi üstyapı tabakalarının tasarımında gerilmeler ve yer değiştirmeler büyük rol oynamaktadır. Üstyapı tasarımının karmaşıklığı araştırmacıları bilgisayar destekli yazılımlara yöneltmiş ve bu sayede karmaşık problemler kolaylıkla simüle edilebilir ve çözülebilir olmuştur. Bu çalışmada, farklı kaplama tabakası kalınlıklarına (90 mm, 120 mm ve 150 mm) sahip rijit ve esnek üstyapılar sonlu elemanlar metodu kullanılarak ANSYS programında modellenmiş ve trafik yükleri altındaki yer değiştirme ve gerilme dağılımları incelenmiştir. Gerilme dağılımı sonuçlarına göre, esnek üstyapıların gerilim değerleri, rijit üstyapıların gerilim değerlerinden daha düşük çıkmıştır. Esnek kaplamalardaki yer değiştirme ise, rijit kaplamalardaki yer değiştirmeden daha fazla elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Esnek üstyapı, Rijit üstyapı, Sonlu eleman, Trafik yükü, ANSYS

Investigation of stress-deformation performances of flexible and rigid pavements of different thicknesses

In Turkey and in the world, freight-passenger transportation is mostly provided by road transportation, and flexible and rigid superstructures are widely used as the superstructure type. Good design of the superstructure ensures that it can remain intact under the traffic load for many years. Stress and displacements play a major role in the design of pavement layers such as pavement, foundation and sub-base. The complexity of the pavement design has led researchers to computer-aided software, so that complex problems can be easily simulated and solved. In this study, rigid and flexible pavements with different pavement layer thicknesses (90 mm, 120 mm and 150 mm) were modeled in the ANSYS program using the finite element method and their displacement and stress distributions under traffic loads were investigated. According to the stress distribution results, the stress values of flexible pavements were lower than the stress values of rigid pavements. The displacement in flexible pavements was more than the displacement in rigid pavements.

Keywords:

Flexible pavement, Rigid pavement, Finite element, Traffic load,

PDF

___

[1] Topçuoğlu D. (2016). Akma Tekerlek Izi Oluşumunun Sonlu Elemanlar Metodu Ile Modellenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Denizli.
[2] Özcanan, S., & Akpınar, M. V. (2014). Esnek Üstyapılarda Kritik Tekerlek ve Aks Konfigürasyonların Mekanistik Analizlere Göre Tespit Edilmesi. Teknik Dergi, 25(121).
[3] Ziari, H., Aliha, M. R. M., Mojaradi, B., & Jebalbarezi Sarbijan, M. (2019). Investigating the effects of loading, mechanical properties and layers geometry on fatigue life of asphalt pavements. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 42(7), 1563-1577. [4] Banerji, A. K., Topdar, P., & Datta, A. K. Finite Element Analysis of Vehicle Pavement Interaction based on Static and Transient Dynamic loading.
[5] Serin, S., Oğuzhanoğlu, M. A., & Kayadelen, C. (2021). Comparative analysis of stress distributions and displacements in rigid and flexible pavements via finite element method. Revista de la construcción, 20(2), 321-331.
[6] Ban, B., Shrestha, J. K., Pradhananga, R., & Shrestha, K. C. (2021). Three-Dimensional Elastic Analysis of Flexible Pavement under Static Vehicular Load.
[7] ANSYS Workbench Release 19.0. (2019). ANSYS Inc. Canonsburg. Pennsylvania.
[8] Liu, G.R., Quek, S.S., The Finite Element Method: a Practical Course, Ed: Liu G.R. and Quek S.S. Butterworth Heinemann, Oxford, 1-11, (2003).
[9] Güler, M. & Şen, S. (2016). SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ HAKKINDA GENEL BİLGİLER. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi , 5 (1) , 56-66 .
[10] M. De Beer, “Measurement of tyre/pavement interface stresses under moving wheel loads,” Heavy Vehicle Systems, vol. 3, no. 1-2, pp. 97–115, 1996.
[11] DOR, “Pavement