An Investigation on Vertical Displacement Formations with Respect to The Types of Joints in Concrete Road Applications and Cost Analysis: An Example From Trabzon-Rize

Abstract

The use of concrete road in Turkey is rising with each passing day. Especially in the Eastern Black Sea Region, there are over 10,000 km of concrete roads. In this study, widely used pavement thickness and concrete compressive strength are determined by examining the concrete road applications in Trabzon and Rize Provinces. A sample pavement model is prepared in Accelerated Pavement Facility at Karadeniz Technical University and the vertical displacement changes of concrete pavement were examined under the real traffic assignments. Benefit and cost analysis are performed by using different types of joints (mesh reinforced half-joint, half-joint without reinforcement, filled full-joint and open full-joint. According to the acquired data, the use of half-joint and reinforced pavement provides 1.3 times less vertical displacement than the half-joint without reinforcement, approximately 4 times less vertical displacement than the filled full-joint, and approximately 9 times less vertical displacement than the open full-joint. Additionally, according to the cost analysis, the presence of reinforcement mesh in the pavement brings a price difference of 38,002.76 Turkish Lira (11.6%) per km to the cost of the concrete pavement. In the light of these, it is concluded that the cost of using half-joints and mesh reinforcement in concrete pavements is quite low compared to its benefit in pavements joints. Furthermore, it is detected that covering the joints with bitumen based filler and rubber sheets with an additional cost of 7% for the existing full-joint concrete roads can reduce the vertical displacement values at least by half, and thus pavement life can be extended.

Keywords

• Concrete pavement; vertical displacement; accelerated pavement test; cost analysis

Beton Yol Uygulamalarında Derz Türlerine Göre Düşey Deplasman Oluşumlarının İncelenmesi ve Maliyet Analizi: Trabzon-Rize Örneği

Abstract

Türkiye'de beton yolların kullanımı her geçen gün artmaktadır. Özellikle Doğu Karadeniz Bölgesi'nde 10.000 km'nin üzerinde beton yol bulunmaktadır. Bu çalışmada, Trabzon ve Rize İllerinde yapılan beton yol uygulamaları incelenerek yaygın olarak kullanılan kaplama kalınlığı ve beton basınç dayanımı belirlenmiştir. Karadeniz Teknik Üniversitesi Hızlandırılmış Yol Tesisinde örnek kaplama modeli hazırlanmış ve gerçek trafik yüklemeleri altında beton kaplamaların düşey deplasman değişimleri incelenmiştir. Farklı derz türleri (hasır donatılı yarım derz, donatısız yarım derz, dolgulu tam derz ve dolgusuz tam derz) kullanılarak fayda ve maliyet analizi yapılmıştır. Elde edilen verilere göre, derzlerin yarım derz olması ve kaplamada donatı kullanılması, donatısız yarım derzlere göre 1.3 kat, dolgulu tam derze göre yaklaşık 4 kat, dolgusuz tam derzlere göre ise yaklaşık 9 kat daha az düşey deplasman oluşmasını sağlamaktadır. Ayrıca yapılan maliyet analizlerine göre kaplamalarda hasır donatının bulunması, beton kaplama maliyetine km’de 38.002,76 TL (%11,6) fiyat farkı oluşturmaktadır. Bu bilgiler ışığında, beton kaplamalarda yarım derz yapılmasının ve hasır donatının kullanılmasının kaplama derz bölgelerindeki faydasına oranla maliyetinin oldukça düşük olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca mevcut tam derzli beton yollarda %7'lik ilave bir maliyet ile derzlerin içinin bitüm esaslı dolgu malzemesi ve kauçuk levhalarla kaplanmasının, düşey deplasman değerlerini en az yarı yarıya azaltılabileceği ve bu sayede kaplama ömrünün uzatılabileceği tespit edilmiştir.

Keywords

• Beton yollar,Hızlandırılmış yol testi,düşey deplasmanlar,maliyet analizi

References

1. [1] İçişleri Bakanlığı, Özel İdareler, İllerin Köy Yolu Envanteri, https://www,icisleri,gov,tr/illeridaresi/istatistiki-bilgiler1, 31 Aralık 2012.
2. [2] Amerika Ulaştırma Bakanlığı Federal Karayolu İdaresi, Beton Yollar İçin Bütünleşik Malzeme ve Yapım Uygulamaları, Washington D,C, 2007.
3. [3] Taylor, Peter C., "Preventing Joint Deterioration in Concrete Pavements A Summary of Current Knowledge"; MAP Brief 6-1, National Concrete Pavement Technology Center, Ames, Iowa, 2011, 4 pages.
4. [4] Ağar, E., Sütaş, İ. ve Öztaş, G., Beton Yollar, İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul, 1998.
5. [5] Ilja Březina, Jiří Grošek, Michal Janků, “Measurement of Deflections and Determination of Jointed Plain Concrete Pavements Stiffness by Falling Weight Deflectometer”, Procedia Engineering, Volume 190, 2017, Pages 162-169.
6. [6] Darestani, M, Y, David P, Thambiratnam and A, Nataatmadja, “Experimental Study on Structural Response Of Rigid Pavements Under Moving Truck Load” 22nd ARRB Conference – Research into Practice, Canberra Australia, 2006.
7. [7] Parjoko Y, H, “Sensitivity Analysis Of Concrete Performance Using Finite Element Approach” Civil Engineering Forum Volume XXI/1 - January 2012.
8. [8] Çelik, M., 2019. İşlevsel hasarlı beton yollarda asfalt takviye tabakası kullanımının mekanistik ampirik yöntemlerle araştırılması, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.

9. [9] Perez, S., A., Balay, J., M., Tamagny, P. ve Pelit, Ch., Accelerated Pavement Testing and Modelling of Reflective Cracking in Pavements, Engineering Failure Analysis, 14, 8 (2007), 1526-1537.
10. [10] Metcalf, J., B., The Application of Full Scale Accelerated Pavement Testing, NCHRP Synthesis 235, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, 1996.
11. [11] Romanoschi, S., A., Metcalf, J., B., Li, Y., ve Rasoulian, M., Assessment of Pavement Life at the First Full-scale Accelerated Pavement Test in Louisiana, Paper presented at the 1998 TRB Annual Meeting, Transportation Research Board, Washington, 1998.
12. [12] American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO Guide for Design of Pavement Structures, Washington, 1993.