Üstyapı hizmet kabiliyeti tahmini için düzgünsüzlük ölçümü

Düzgünsüzlük ölçümleri üstyapı hizmet kabiliyetinin tahmini içindir. Bu amaçla ilk ve en yaygın kullanılan yöntem, AASHO Yol Deneyi'ndeki Mevcut Hizmet Kabiliyeti Ġndeksi (PSI)‘nin geliĢtirilmesidir.

PSI =C+(A1R1+...) + (B1D1 + B2 D2 +...) ± e (3.1) Burada;

49 A1 = katsayı (esnek üstyapılar için -1.91), R1 = profil düzgünsüzlük fonksiyonu,

[log (l + SV)], SV = CHLOE profilometresinden elde edilen ortalama eğim değiĢimi B1 = katsayı (esnek üstyapılar için -1.38),

D1 =yüzey tekerlek izi (RD) fonksiyonu, RD= basit tekerlek izi derinliği göstericisi ile ölçülmüĢ olarak ortalama tekerlek Ġzi derinliği

B2 = katsayı (esnek üstyapılar için -0.01)

D2 = yüzey bozulma fonksiyonu (ÖP), C+P=AASHO Yol Deneyi'nde geliĢtirilen iĢlemler ile saptanan çatlama ve yama miktarı;

e = hata terimidir.

Papagionnakis ve Detwar (1999), IRI değerleri kullanılarak PSI hesabı için bir yöntem önermiĢlerdir [8].

- 0,18 IRI

PSI=5,0e ( m/km) (3.2) Mevcut Hizmet Kabiliyeti (PSI) eĢitliği, çok yönlü regresyon teknikleri ile geliĢtirilmiĢtir. Bu fiziksel ölçümler, ortalama tekerlek izi derinliği, çatlama ve yamalama gibi durum veya bozulma verisini kapsamalarına rağmen, önemli karĢılıklı iliĢki değiĢimini sağlayan düzgünsüzlüktür.

PSR ve PSI arasındaki karĢılıklı iliĢki (korelasyon) katsayıları, durum verisine eklendikten sonra, yalnızca %5 arttırılır. Böylece PSI, fiziksel ölçüm verisinden hesaplanmakla birlikte, gerçekte bir PSR tahminidir; yani,

PSI = PSR e (e;hata oranı) (3.3)

Bir performans parametresi olarak PSI‘ın kullanılması halinde üç önemli problem söz konusudur;

1. Her bir bozulma tipinin farklı düzeyleri için farklı bakım tipleri uygundur. Bakım ve ertelenmiĢ bakım sonuçlarının her ikisi de aynı hizmet kabiliyetine sahip olmalarına rağmen, çatlamamıĢ, düzgün bir üstyapı ve düzgünlüğü azalmıĢ, tekerlek izi oluĢmuĢ ve Ģiddetti Ģekilde çatlamıĢ bir üstyapıda farklılık göstereceklerdir.

2. Farklı bozulmaların göreceli dereceleri, üstyapı tipi, çevre,bozulma hızı ve bakım kalitesi ile değiĢmektedir.

50

3. Bozulmalar, farklı üstyapı durumu, trafik ve çevre koĢulları altında, farklı hızlarda geliĢmektedir.

Profil özellikleri ile sürüĢ kabiliyeti arasındaki iliĢkinin irdelenmesi akabinde SürüĢ Sayısı (RN) hesabı için, IRI hesabında da kullanılan Profil Ġndeksini kullanan bir algoritma geliĢtirilmiĢtir. Amaç, IRI‘ ya bağlı olarak PSI değerinin hesabı yerine direkt olarak PSI değerini saptamaktır [8].

RN= 5e160(PI) (3.4) Tek bir profil ölçülmüĢ ise bu değere bağlı hesap edilen RN değeri doğrudan kullanılır. Profilin hem sağ hem de sol tekerlek izi derinliği ölçülmüĢse, Ġki değerin ortalaması aĢağıdaki formülden hesaplanır:

PI= 2 2 2 R L PI PI  (3.5) 3.1.4. Kayma direnci

Üstyapı performansının güvenlik yönünden değerlendirilmesi, üstyapının kayma direnci vasıtasıyla yapılmaktadır. Uluslararası çalıĢmalar, ortalama taĢıt hızlarındaki her 1 km/saat‘lik artıĢın, yaralanmalı kazalarda %3‘lük bir artıĢa neden olduğunu ortaya koymuĢtur [15]. Buna karĢın mevcut ulaĢım altyapısı ve özellikle üstyapı yüzey dokusu özellikleri bu geliĢmeyi henüz izleyememiĢtir.

Kayma direnci ile ilgili veri, üstyapı üzerindeki aĢırı kaygan kesimleri belirleme, bakımı planlama ve çeĢitli tipte malzeme ve yeni yapım uygulamalarını değerlendirme Ģeklindeki üstyapı yönetimi amaçları için kullanılabilmektedir.

Üstyapının kayma direnci, standart ölçüm yöntemlerinden elde edilen KS (kayma sayısı, Skid Number) değerleri ile gösterilmektedir. KS değeri 0-100 arasında değiĢmekte olup, değerin yüksek olması yol yüzeyinin kaymaya karĢı direncinin yüksek olduğunu göstermektedir.

Kayma direncini etkileyen parametreler; beĢ ana baĢlık altında toplanabilir. Bunlar; taĢıt hızı, kaplama yüzey özellikleri, kaplama özellikleri, tekerlek lastiği özellikleri ve su filmi kalınlığı olarak sıralanabilir [14,15].

51

TaĢıt Hızı: en etkili parametrelerden biridir. TaĢıt hızı arttıkça kayma direnci de düĢmektedir. Bu nedenle değiĢik kaplama yüzeylerine sahip olan karayollarında güvenlik için belirli bir hızdaki kayma direnci değeri esas alınır. Kayma direnci ile taĢıt hızı arasındaki bağıntı genellikle eksponansiyel bir bağıntıdır (ġekil 3.5).

y A.eB.V

Hız (km/sa) ġekil 3.5: Kayma direnci-taĢıt hızı iliĢkisi

Tekerlek Lastiği: yapım tipi ve diĢ izi kayma direnci üzerinde etkilidir. Radial bağlı lastiklerin kayma direnci, diyagonal bağlı lastik tipine göre çok az yüksektir. Yapılan deneysel çalıĢmalar 125-150km/sa hızlar arasındaki yuvarlanma direncinin %90-95‘i lastiğin yapısal histerisislerinden, %2-10‘u lastik ile yol arasındaki sürtünmeden ve %1,5–3,5‘u da hava direncinden kaynaklandığını göstermektedir.

Kaplamanın Yüzey Özellikleri: Kayma direncine etkiyen yol yüzey doku özellikleri, mikrodoku, makrodoku, megadoku ve düzgünsüzlük olarak tanımlanabilir.

Mikrodoku, dokunma pürüzlülüğü veya agrega düzgünlüğünün yaptığı etkidir. PIARC (Permanent International Association of Road Congress)‘a göre mikrodoku, bir üstyapı yüzeyinin, düzlemden,0,5mm‘ye eĢit veya daha küçük dalga boylu sapmalarını göstermektedir. Mikrodokunun sürtünmeye katkısı, lastik ile yapıĢması yoluyla oluĢur.

Makrodoku, bir üstyapı yüzeyinin, düzlemden, 0,5mm‘den 50mm‘ye kadar dalga boylu sapmalarını göstermektedir. Esnek üstyapı için agrega Ģekli, boyutu ve düzenlemesinin sonucudur. Drenaj, üstyapı yüzeyinin bir diğer önemli özelliğidir. Ġyi bir drenaj sistemi, lastik ile üstyapı arasındaki temasa izin veren suyun kaçıĢı için kanallarla sağlanır.

52

Drenaj sisteminin etkisi, sürtünmedeki artıĢı belirlemek için yüzeye suyun uygulanmasından sonra ve sonraki sürelerde sürtünme etkeninin ölçülmesiyle değerlendirilebilir.

Megadoku, bir üstyapı yüzeyinin, düzlemden, 50mm‘den 500mm‘ye kadar dalga boylu sapmalarını göstermektedir.

Bu guruptaki düzensizlikler yalnızca değiĢen geniĢlik, düzey ve karmaĢıklıkta tekerlek izleri, oyuklar, büyük derz ve çatlakları kapsamamakta, aynı zamanda iyi durumdaki yol düzeylerinde de olabilmektedir. Genellikle megadoku, makrodoku ve düzgünsüzlük arasında geçit sağlamaktadır.

Kaplama Özellikleri: Kaplama özelliklerine bağlı olarak kayma drenci değeri, taĢıt hızlarına bağlı olarak değiĢmektedir. KarıĢım içerisinde bulunan agreganın fiziksel ve mekanik özellikleri kaplamanın kayma direncini belirleyen önemli bir parametredir. KarıĢımda bulunan agreganın dane boyutunun artması ile yol yüzeyi daha makrodokulu olacağı için, yüksek taĢıt hızlarındaki kayma direnci de artmaktadır. Agreganın mineralojik yapısı, agreganın mikrodokusunu belirlemede önemli bir etken olmaktadır. Agreganın mekanik bir özelliği olan cilalanma ve özgül ağırlık, kaplamanın kayma direncini etkilemektedir. Fransa‘da yapılan bir araĢtırmada agreganın cilalanmaya karĢı direnci ve özgül ağırlığı arttıkça kaplamanın kayma direncinin de yükseldiği sonucuna varılmıĢtır [15].

Su Filmi Kalınlığı: Yol yüzeyindeki su filmi kalınlığı arttıkça kaplamanın kayma direnci düĢmektedir. Kayma direnci, su filmi kalınlığı 0,3 mm‘yi buluncaya kadar çok ani Ģekilde düĢmekte, su filmi kalınlığı arttıkça çok daha az düĢüĢ göstermektedir. Bu durum yağmur çiselemeye baĢladığı ilk anların trafik kazalarının oluĢumu için en tehlikeli zaman olduğunu ortaya koymaktadır.