O faruk usluogullari

ULUSLARARASI DÜZGÜNSÜZLÜK İNDEKSİ (IRI) DEĞERLERİ KULLANILARAK ASFALT BETONU YOLLARIN PERFORMANSININ DEĞERLENDİRİLMESİ


Yrd. Doç. Dr. Ömer Faruk USLUOĞULLARIProf. Dr. Yetkin YILDIRIMDr. Mehmet Sait CÜLFİK


Yol Yüzeylerinin Düzgünsüzlüğü• ABD Federal Karayolu İdaresi yol düzgünsüzlüğünü halk tarafından sürüş

kalitesini etkileyen en önemli etkenlerden biri olduğunu belirtmiştir.(FHWA 2006).

• Yol yüzeyinin düzgünsüzlüğü (roughness) kavramı ASTM (Amerikan Malzeme ve Test Derneği)’e göre bir aracın ve doğal olarak sürücüsünün sürüş kalitesini olumsuz olarak etkileyen yol asfalt kaplaması üzerindeki boyuna seviye farklılıkları olarak tanımlanmaktadır.

Yol Yüzeylerinin Düzgünsüzlüğü• Yol düzgünsüzlüğü, sürüş kalitesi ve konfor dışında araçların yolda

geçirdikleri sürenin uzamasına, çeşitli kazalara, benzin tüketim ve araç bakım maliyetlerinin artmasına da sebep olabileceğinden dolayı çok önemli bir asfalt yol karakteristik özelliği olarak değerlendirilmektedir.

• Dünya Bankası yol kalitesi-kullanıcı maliyetleri analizlerinde en önemli faktörlerden biri olarak yol düzgünsüzlük değerini göstermiştir (UMTRI, 1998).

• Asfalt yolların düzgünsüzlük seviyesinin belirlenmesinde Uluslararası Düzgünsüzlük İndeksi (The international roughness index (IRI)) 1980’li yıllarda Dünya Bankası tarafından kullanılmaya başlanmıştır (UMTRI, 1998).

• IRI yöntemi sürekli bir teker izine ait düşey profili belirlemek ve düzgünsüzlük ölçümünü standartlaştırmak için kullanılmaktadır.

• Genel olarak m/km veya inç/mil olarak hesaplanmaktadır.

Uluslararası Düzgünsüzlük İndeksi (IRI) – Asfalt Yolların Performansı

• IRI değerinin hesaplanması ortalama düzeltilmiş eğim (the average rectified slope (ARS)) değerine dayanmaktadır.

• IRI değeri standart bir aracın birikmiş boyuna profil farkının (mm, in) ölçüm boyunca alınan mesafeye (km,mil) oranını temsil etmektedir.


• Düzgünsüzlük ölçümleri için kullanılan ekipmanlar/yöntemler 4 geniş kategori içerisinde sınıflandırılabilmektedir.

DÜZGÜNSÜZLÜK ÖLÇÜMLERİ

Ekipman/ TeknikKarmaşıklık Derecesi

Seviye ölçer ile yapılan Etütler (Level Survey) En basitÖlçme çubuklu profil kaydediciler

Profilograflar Basit

Tepki tipinde yol düzgünsüzlük ölçüm sistemleri (Response type road roughness meters (RTRRMs)

Gelişmiş

Lazer sistemli profil detektörleri En gelişmiş

Seviye ölçer ile yapılan Etütler

• Bir etüt ekibi ile yapılan seviye ölçümleri doğru değerler vermesinin yanında büyük projeler için uygulanması elverişsiz ve bütçelere uygun olmamaktadır.

Yüzey Kontrol çubuğu ile yapılan ölçümler

• Bir muhafazanın içerisine yerleştirilmiş inklinometre ve iki dijital okuyucuya sahip ayaklardan oluşmaktadır.

• Ölçüm aleti ilerledikçe dakikada 10-15 okuma gerçekleştirir. İçerisindeki yazılım 0.127 mm hassasiyette okumalar yapacak kapasitededir.

• Yüzey kontrol çubuğu genellikle daha gelişmiş bir ekipmanın kalibrasyonunda tercih edilmektedir.

Profilograflar

• Tasarımları sebebi genellikle imalatın denetimi ve kalite kontrol gibi işlemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

• Bir çok farklı yapıya, konfigürasyona ve markaya sahip Profilograflar bulunmaktadır. Bunların arasındaki en önemli farklılık tekerlerin konfigürasyonunda, kullanış tarzında ve ölçüm prosedürlerinde görülmektedir.

Örnek Profilograflar

• Profilograflar sensörlere sahip tekerlerin serbest olarak düşey hareket edebilen bir çerçevenin ortasına sabitlenme ilkesinden oluşmaktadır.

• Profilograf çerçevesi ile referans bir düzlem arasındaki sapmalar sensörler ile donatılmış tekerlerin hareketi ile kayıt altına alınmaktadır.

Tepki tipinde yol düzgünsüzlük ölçüm sistemleri (Response type road roughness meters (RTRRMs)

• Bir taşıtın arka dingilinin düşey deplasmanı ile araç gövdesi arasındaki deplasmanı sensörler ile ölçmektedir.

• Çıktı olarak dingil gövdesinin hareketine karşılık seyahat zamanını içeren grafikler elde edilir.

• Araçlara bağlı olarak yapılan bu ölçümlerin zamanla olan stabilitesi değişken olduğundan ve bir sistem ile yapılan ölçümlerin başka bir sistem ile tekrar elde edilebilmesindeki zorluklar bu sistemlerin yerine Profilometrelerin kullanılması daha yaygın hale gelmiştir.

Profilometre• Profilometre belirli bir bölgede doğru, ölçekli ve hassas bir

şekilde yol yüzeylerinin profilini tayin etmek için kullanılmaktadır.

• Bir çok çeşidi bulunmakla beraber genellikle sensörler, lazer sistemleri, ve akselerometreler ile donatılmış ekipmanları bir araca yerleştirilmesi ile ölçümler gerçekleştirilmektedir.

• Tam donanımlı bir profilometre kullanılarak sürekli ve hassas okumalar ile enine-boyuna profiller, teker izi oturması, asfaltın yapısı/dokusu, durumu, GPS koordinatları, gibi veriler elde edilebilir.

Teksas Ulaştırma Dairesi Profilometre Ekipmanları

• Düşey profili çıkarmak için Teksas Ulaştırma Dairesi tarafından kullanılan profilometre aracı, kızıl ötesi başlangıç sensörü, lazer sensörler, mesafe kodlayıcı ve akselerometre içermektedir.


• Mesafe kodlayıcı, alınan mesafeyi hassas bir şekilde ölçmek için kullanılmaktadır.

• Mesafe (Tekerlek) kodlayıcısı tekerin her bir tam tur dönüşünde 2000 okuma almaktadır.


• Araç gövdesinin yer değiştirmesinin ölçülmesinde akselerometre kullanılmaktadır.

• Akselerometre ile yol deformasyonları üzerinden geçerken aracın ve lazerlerin düşey sıçramalarını ölçmektedir. Sürüş sırasında tüm lazer ölçümleri sensörlerin olası ani düşey hareketliliklerden etkilenmektedir. Bu problem dolayısıyla akselerometre hareketlilikleri ölçüp, profilleri içeren raporlar oluşturulup bilgisayar programı ile bu hataları gidermektedir.

ABD Federal Karayolu İdaresi

Teksas Ulaştırma Dairesi Profilometre Ekipmanları• Lazer sensörler araç gövdesi ve yol asfalt yüzeyi arasındaki yüksekliği

ölçmektedir. • Ölçümler mevcut şehir içi ve otoyol transit hızlarında 25 km/sa. ile 140

km/sa. arasında gerçekleştirilmiştir. Saniyede 3500 okumayı 0.06mm hassasiyette gerçekleştirebilmektedir.

• Okumalar 6,5 km boyunca 150 m aralıklar ile gerçekleştirilmiştir.

Texas Pavement Management Information System (PMIS)(Teksas Karayolları Üstyapı Yönetim Bilgi Sistemleri)

• TxDOT profilometre kullanılarak elde edilen IRI verileri 2006-2010 arasını temsil etmektedir .

• Teksas Karayolları sınırları içerisinde toplam 120.000 km’lik bir ağda veriler elde edilmiştir.

• Bu yollar içerisinde Eyaletler arası yollar, Birleşik Eyalet yolları, Eyalet içi yollar ve kırsal yollar bulunmaktadır.

• Sağ şerit ve sağ teker izi ile sol teker izinin ortalama değerleri kullanılarak IRI değerleri elde edilmiştir.

Texas Pavement Management Information System (PMIS)(Teksas Karayolları Üstyapı Yönetim Bilgi Sistemleri)

• Eyalet genelinde sürüş kalitesi şartnamelerinin uygulanması ile Teksas genelinde sürüş kalitesinin arttığı gözlemlenmiştir.

• İmalatlar sonrası Sıcak Karışım Asfalt yollar düzgün ile çok düzgün olarak sınıflandırılmış ve ortalama IRI olarak 61 in/mil (0,95 m/km) ve aşağısındaki değerlere sahip olduğu tespit edilmiştir.

• Teksas PMIS’e ve yapılan imalatlara göre en düzgün yüzey olarak Sıcak Karışım Asfalt yollar olduğu gözlemlenmiştir.

• Teksas Karayolları GPS koordinatları ile sürüş kalitesi ölçümlerinin gerçekleştirilmesi ve yeni lazer sensörler üzerine çalışmalar sürdürmektedir.

KGM Profilometre Ölçüm Cihazı• Karayolları Genel Müdürlüğü

(KGM), Üstyapı Yönetim Sistemleri (ÜYS) uygulaması kapsamında

• Ar-Ge Dairesi Başkanlığı yönetiminde boyuna-enine profil, IRI değerleri, Teker izi oturması, geometrik özellikler, küresel konum ve yüzey dokusu çıkarabilen bir araç kullanmaktadır.

ULUSLARARASI DÜZGÜNSÜZLÜK İNDEKSİ (IRI) DEĞERLERİ KULLANILARAK ASFALT BETONU YOLLARIN PERFORMANSININ DEĞERLENDİRİLMESİ “KGM PROFİLOMETRE ÖLÇÜM CİHAZI”

Atalet Hareket SensörüInertial Motion Sensor (IMS)

11 adet Lazer 2 Adet Akseloremetre

6 adet Açılı Lazer

“KGM PROFİLOMETRE ÖLÇÜM CİHAZI”

Lazer sensör ışınları ile enine-boyuna profiller çıkarılabilmektedir.

GPS Küresel Konumlandırma Sistemi

Görüntü kontrol ve işleme merkezi

Bilgisayar

Yazıcı

Yerel Ağ Hubı

“PROFİLOMETRE ÖLÇÜM CİHAZI”

• IRI değerleri otomasyon sistemi ile anında KGM tarafından kayıt altına alınıp, gözlemlenmektedir.

• IRI değerleri sağlanan hizmetin kabul edilebilirliği yönünden önemli ölçüt niteliklerinden biri olarak görülmektedir.

24


• Bu bildiride sunulan çalışmada Uluslararası düzgünsüzlük indeksi (IRI) değerleri kullanılarak asfalt betonu yolların performansının değerlendirilmesi araştırılmıştır, ilgili proje Texas Karayolları ve Austin Üniversitesi Ulaştırma Araştırmaları Merkezi işbirliği ile gerçekleştirilmiştir.

• İki yıllık bir zamanda üç farklı karışım dizaynı ve üç farklı agrega kaynağı kullanılarak toplamda dokuz test bölgesinde düzgünsüzlük değerleri okumaları gerçekleştirilmiştir.

• Bu proje ile farklı karışımlara ve agrega kaynaklarına sahip asfalt beton yüzeylerinin IRI değerlerindeki değişimlerini değerlendirmek ve en yüksek değişimin görüldüğü bölgeleri tespit etmek amaçlanmıştır.

IH-20 Otoyolu Harrison Bölgesi, Texas

Ölçüm BölgesiProje Başlangıç noktası

Proje bitiş noktası

Doğu istikameti

Batı istikameti

• Bu çalışmada ölçümler Atlanta bölgesinde IH-20 yolu üzerinde doğu-batı istikametinde gerçekleştirilmiştir.

• IRI değerleri, sağ ve sol teker izlerine, bunların arasına ve teker izlerinin 45cm dışarısına yerleştirilen sensörler ile yapılan düşey profil okumaları ile hesaplanmıştır.

• IRI değerleri in/mi olarak ölçülmüştür. Ölçüm sonrası Sağ teker izi, Sol teker izi ve bunların ortalama değerleri kullanılarak analizler yapılmıştır.

IRI ölçümleri gerçekleştirilirken eş zamanlı olarak doğu ve batı istikametlerinin sağ ve sol şeritlerinde eşdeğer dingil yükleri ölçülerek trafik değerleri elde edilmiştir.

Doğu ve Batı istikametindeki yolların trafik değerleri arasındaki farkın sonuçları etkileyecek ölçüde olmadığı görülmüştür.

Ölçüm Bölgesi

AyBatı Sağ

Şerit

Doğu Sağ

Şerit

Batı Sol

Şerit

Doğu Sol

Şerit

5 4253 5352 827 10077 5760 6361 752 10148 6159 5630 803 13229 5276 5724 682 1029

10 5358 5940 707 102811 5213 5995 723 98512 5731 6899 707 1034

Toplam 37750 41901 5199 7419

Birinci yıla ait Eşdeğer Dingil yüküAy Batı

Sağ ŞeritDoğu

Sağ ŞeritBatı

Sol ŞeritDoğu

Sol Şerit

1 5885 6255 1065 11842 5966 7833 984 11773 5688 6604 796 10794 5227 6661 897 10295 5338 6932 872 11766 5344 6630 936 11637 5685 6433 907 11778 5614 6292 725 9309 5859 6662 1153 1200

10 5941 7561 772 97411 4978 6336 664 87912 5670 7070 899 917

Toplam 67194 81270 10669 12884

İkinci yıla ait Eşdeğer Dingil yükü

PG 76- 22

Performans Derecesi

Ortalama 7 günlük max asfalt sıcaklığı

Min asfalt sıcaklığı

• Temel tabakası tüm karışımlarda %90 kireçtaşı ve %10 yerel kumdan oluşmuştur. Temel tabakası dahil olmak üzere tüm karışımlarda bağlayıcı madde olarak PG 76-22 binder kullanılmıştır.

Karışım Tasarımları ve Malzemeler

Deney Bölgesi Karışım çeşidi Agrega

1 Superpave Çakıl

2 Superpave Kumtaşı

3 Superpave Kuvarsit

4 CMHB-C Çakıl

5 CMHB-C Kumtaşı

6 CMHB-C Kuvarsit

7 Tip C Çakıl

8 Tip C Kumtaşı

9 Tip C Kuvarsit

Dokuz adet test bölgesi, 1- Superpave, 2- CMBH-C (Coarse Matrix High Binder-İri Agrega Dağılımlı), 3- Tip C (yüksek yoğunluklu) karışım tasarımları ve a-) kuvarsit, b-) çakıl ve c-) kumtaşı’ndan oluşan üç farklı agrega kaynağı kullanılarak elde edilmiştir.


• Projede kullanılan ilk superpave karışımı %67 çakıl, %32 kireçtaşı ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için asfalt binder oranı %5 olarak alınmıştır.

• İkinci superpave karışımı %91 kumtaşı, %8 volkanik kayaçlar ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için asfalt binder oranı %5,1 olarak seçilmiştir.

• Üçüncü superpave karışımı %89 kuvarsit, %10 volkanik kayaçlar ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için asfalt binder oranı %5,1 olarak seçilmiştir.

Karışım Tasarımları ve Malzemeler Superpave karışımları

Superpave karışımı malzeme oranları

• İlk CMHB-C karışımı %79 çakıl, %20 kireçtaşı kayaçları ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için asfalt binder oranı %4,7 olarak seçilmiştir.

• İkinci CMHB-C karışımı %87 kumtaşı, %12 volkanik kayaçlar ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için asfalt binder oranı %4,8 olarak seçilmiştir.

• Üçüncü CMHB-C karışımı %87 kuvarsit, %12 volkanik kayaçlar ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için asfalt binder oranı %4,8 olarak seçilmiştir.

Karışım Tasarımları ve MalzemelerCMHB-C (Coarse Matrix High Binder) (İri agrega dağılımlı) karışım tasarımı

• İlk Tip-C karışımı %61 çakıl, %30 kireçtaşı, %8 volkanik kayaçlar ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için asfalt binder oranı %4,4 olarak seçilmiştir.

• İkinci Tip-C karışımı %99 kumtaşı ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için de asfalt binder oranı %4,5 olarak seçilmiştir.

• Üçüncü Tip-C karışımı %91 kuvarsit, %8 volkanik kayaçlar ve %1 kireçten oluşmuştur. Bu karışım için asfalt binder oranı %4,6 olarak seçilmiştir.


Tip – C karışımları

• IRI sağ teker izi değerleri, imalat tamamlandıktan hemen sonra yapılan ölçümler ve 24 ay sonra yapılan ölçümler ile karşılaştırıldıkları zaman doğu istikametindeki yoldaki değerlerde önemli artışlar gözlemlenmiştir.

• Ortalama değerlerden görüleceği üzere asfalt betonunu serilme tarihinden 24 ay sonraki tarihe kadar olan iki yıllık zaman sürecinde bölüm 9 ve 4’deki IRI değerlerinde önemli bir artış gözlemlenmiştir

SonuçlarIRI Sağ Teker İzi Değerleri

Deney bölgesi

IRI(Sağ)-Döküm sonrası,

Ortalama

IRI(Sağ)-24 ay sonra, Ortalama

IRI değişim değeri

Batı istikameti

2 73,159 72,748 0.411

5 68,129 66,756 1.373

8 64,187 68,778 -4.591

3 52,892 48,206 4.686

Doğu istikameti

6 65,183 61,091 4.091

9 62,903 55,863 7.040

1 58,387 59,190 -0.803

4 54,933 47,593 7.340

7 67,160 67,577 -0.417

• IRI sol teker izi değerleri, imalat tamamlandıktan hemen sonra yapılan ölçümler ve 24 ay sonra yapılan ölçümler ile karşılaştırılmıştır.

• Ortalama değerlerden görüleceği üzere asfalt betonunu serilme tarihinden 24 ay sonraki tarihe kadar olan iki yıllık zaman sürecinde belirli bölgelerde artışlar gözlemlenmiş ve 4. deney bölgesi haricinde sonuçların genel olarak birbirlerine yakın oldukları tespit edilmiştir.

Sonuçlar

IRI Sol Teker İzi Değerleri

Deney bölgesi

IRI(Sol)-Döküm sonrası,

Ortalama

IRI(Sol)-24 ay sonra, Ortalama


Batı istikameti

2 57,769 64,816 -7.048

5 60,581 56,131 4.450

8 52,249 59,170 -6.921

3 53,461 51,143 2.318

Doğu istikameti

6 57,561 53,651 3.910

9 61,474 59,964 1.510

1 55,946 55,514 0.431

4 50,867 44,577 6.290

7 55,349 54,301 1.047

• IRI sağ ve sol teker izi değerlerinin ortalamaları, imalat tamamlandıktan hemen sonra yapılan ölçümler ve 24 ay sonra yapılan ölçümler ile karşılaştırılmıştır.

• Ortalama değerlerden görüleceği üzere asfalt betonunu serilme tarihinden 24 ay sonraki tarihe kadar olan iki yıllık zaman sürecinde belirli bölgelerde artışlar gözlemlenmiş ve 4. deney bölgesi haricinde sonuçların genel olarak birbirlerine yakın oldukları tespit edilmiştir.

SonuçlarIRI Ortalama Değerleri

Deney bölgesi

IRI(Ort)-Döküm sonrası,

Ortalama

IRI(Ort)-24 ay sonra, Ortalama


Batı istikamet

i

2 65,464 68,782 -3.318

5 64,355 61,444 2.911

8 58,218 63,974 -5.756

3 53,177 49,675 3.502

Doğu istikamet

i

6 61,372 57,371 4.001

9 62,189 57,914 4.275

1 57,166 57,352 -0.186

4 52,900 46,085 6.815

7 61,254 60,939 0.315

• IRI sağ, sol ve ortalama değerler deney bölgelerini karışım tasarımına ve agrega çeşidine göre ayırarak karşılaştırılmıştır (sadece pozitif değerler).

• En yüksek IRI değerleri CMHB-C (iri agrega dağılımlı karışım) değerlerinde tespit edilmiş olup Tip-C (çok yoğun) ve Superpave değerlerinin benzer oldukları gözlemlenmiştir.

• CMHB-C karışımında genel olarak bir artış görülmüştür, ancak IRI değerlerini etkileyen asfalt karışım tasarımlarının ve kullanılan agrega türlerinin/oranlarının katkısını belirlemek için daha çeşitli ve daha uzun süreli araştırma yapılmaya ihtiyaç duyulmaktadır.

SonuçlarIRI Sonuçlarının Karşılaştırılması

Deney Bölgesi

Karışım Tasarımı

Agrega Çeşidi


1 Superpave Çakıl 0,4322 Superpave Kumtaşı 0,4113 Superpave Kuvarsit 4,6863 Superpave Kuvarsit 3,5023 Superpave Kuvarsit 2,318

2,2704 CMHB-C Çakıl 7,3404 CMHB-C Çakıl 6,2904 CMHB-C Çakıl 6,8155 CMHB-C Kumtaşı 1,3735 CMHB-C Kumtaşı 4,4505 CMHB-C Kumtaşı 2,9116 CMHB-C Kuvarsit 4,0926 CMHB-C Kuvarsit 3,9106 CMHB-C Kuvarsit 4,001

4,5767 Tip C Çakıl 1,0487 Tip C Çakıl 0,3159 Tip C Kuvarsit 7,0409 Tip C Kuvarsit 1,5109 Tip C Kuvarsit 4,275

2,838

TEŞEKKÜRLER

Documents

O faruk usluogullari