1. ULUSLARARASI DÜZGÜNSÜZLÜK İNDEKSİ (IRI)
DEĞERLERİ KULLANILARAK ASFALT BETONU YOLLARIN
PERFORMANSININ DEĞERLENDİRİLMESİ
ULUSLARARASI DÜZGÜNSÜZLÜK İNDEKSİ (IRI)
DEĞERLERİ KULLANILARAK ASFALT BETONU
YOLLARIN PERFORMANSININ
DEĞERLENDİRİLMESİ
Yrd. Doç. Dr. Ömer Faruk USLUOĞULLARI
Prof. Dr. Yetkin YILDIRIM
Dr. Mehmet Sait CÜLFİK
2. ULUSLARARASI DÜZGÜNSÜZLÜK İNDEKSİ (IRI) DEĞERLERİ
KULLANILARAK ASFALT BETONU YOLLARIN PERFORMANSININ
DEĞERLENDİRİLMESİ
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.
3. 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).
4. Uluslararası Düzgünsüzlük İndeksi (IRI) –
Asfalt Yolların Performansı
• 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.
5. 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.
6. DÜZGÜNSÜZLÜK ÖLÇÜMLERİ
• Düzgünsüzlük ölçümleri için kullanılan ekipmanlar/yöntemler
4 geniş kategori içerisinde sınıflandırılabilmektedir.
Ekipman/ Teknik
Seviye ölçer ile yapılan Etütler
(Level Survey)
Karmaşıklık
Derecesi
En basit
Ölçme çubuklu profil kaydediciler
Profilograflar
Tepki tipinde yol düzgünsüzlük
ölçüm sistemleri (Response type
road roughness meters (RTRRMs)
Lazer sistemli profil detektörleri
Basit
Gelişmiş
En gelişmiş
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. Teksas Ulaştırma Dairesi Profilometre
Ekipmanları
• Mesafe kodlayıcı, alınan mesafeyi hassas bir şekilde ölçmek için
kullanılmaktadır.
• Mesafe (Tekerlek) kodlayıcısı tekerin her bir tam tur dönüşünde 2000
okuma almaktadır.
15. Teksas Ulaştırma Dairesi Profilometre
Ekipmanları
• 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
16. 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.
17. Texas Pavement Management Information System (PMIS)
(Teksas Karayolları Üstyapı Yönetim Bilgi Sistemleri)
• TxDOT profilometre kullanılarak elde edilen IRI verileri 20062010 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.
18. 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.
19. 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.
20. ULUSLARARASI DÜZGÜNSÜZLÜK İNDEKSİ (IRI)
DEĞERLERİ KULLANILARAK ASFALT BETONU YOLLARIN
PERFORMANSININ DEĞERLENDİRİLMESİ
“KGM PROFİLOMETRE ÖLÇÜM CİHAZI”
6 adet Açılı Lazer
11 adet Lazer
Atalet Hareket Sensörü
Inertial Motion Sensor (IMS)
2 Adet
Akseloremetre
23. • 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. Uluslararası Düzgünsüzlük İndeksi (IRI) –
Asfalt Yolların Performansı
• 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.
24
25. Ölçüm Bölgesi
IH-20 Otoyolu Harrison Bölgesi, Texas
Proje
Başlangıç
noktası
Proje bitiş
noktası
Batı istikameti
Doğu 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.
26. Ölçüm Bölgesi
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.
Birinci yıla ait Eşdeğer Dingil yükü
Ay
5
7
8
9
10
11
12
Topla
m
Batı
Sağ
Şerit
Doğu
Sağ
Şerit
Batı
Sol
Şerit
Doğu
Sol
Şerit
4253
5760
6159
5276
5358
5213
5731
5352
6361
5630
5724
5940
5995
6899
827
752
803
682
707
723
707
1007
1014
1322
1029
1028
985
1034
37750 41901 5199
7419
İkinci yıla ait Eşdeğer Dingil yükü
Batı
Doğu
Batı
Doğu
Sağ Şerit Sağ Şerit Sol Şerit Sol Şerit
1
5885
6255
1065
1184
2
5966
7833
984
1177
3
5688
6604
796
1079
4
5227
6661
897
1029
5
5338
6932
872
1176
6
5344
6630
936
1163
7
5685
6433
907
1177
8
5614
6292
725
930
9
5859
6662
1153
1200
10
5941
7561
772
974
11
4978
6336
664
879
12
5670
7070
899
917
Toplam 67194
81270
10669
12884
Ay
27. Karışım Tasarımları ve Malzemeler
• 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.
PG 76- 22
Performans
Derecesi
Min asfalt
sıcaklığı
Ortalama 7 günlük max
asfalt sıcaklığı
28. Karışım Tasarımları ve Malzemeler
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.
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
29. Karışım Tasarımları ve Malzemeler
Superpave karışımları
Superpave karışımı malzeme oranları
• 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.
30. Karışım Tasarımları ve Malzemeler
CMHB-C (Coarse Matrix High Binder)
(İri agrega dağılımlı) karışım tasarımı
• 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.
31. Karışım Tasarımları ve Malzemeler
Tip – C karışımları
• 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.
32. Sonuçlar
IRI Sağ Teker İzi Değerleri
• 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
Doğu istikameti
Batı
istikameti
Deney
bölgesi
IRI(Sağ)Döküm
sonrası,
Ortalama
IRI(Sağ)-24
ay sonra,
Ortalama
2
5
8
3
6
9
1
4
7
73,159
68,129
64,187
52,892
65,183
62,903
58,387
54,933
67,160
72,748
66,756
68,778
48,206
61,091
55,863
59,190
47,593
67,577
IRI
değişim
değeri
0.411
1.373
-4.591
4.686
4.091
7.040
-0.803
7.340
-0.417
33. Sonuçlar
IRI Sol Teker İzi Değerleri
• 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.
Batı
Doğu istikameti istikameti
Deney
bölgesi
IRI(Sol)Döküm
sonrası,
Ortalama
IRI(Sol)-24
ay sonra,
Ortalama
IRI
değişim
değeri
2
5
8
3
6
9
1
4
7
57,769
60,581
52,249
53,461
57,561
61,474
55,946
50,867
55,349
64,816
56,131
59,170
51,143
53,651
59,964
55,514
44,577
54,301
-7.048
4.450
-6.921
2.318
3.910
1.510
0.431
6.290
1.047
34. Sonuçlar
IRI Ortalama Değerleri
• 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.
Batı
Doğu istikameti istikameti
Deney
bölgesi
IRI(Ort)Döküm
sonrası,
Ortalama
IRI(Ort)-24
ay sonra,
Ortalama
2
5
8
3
6
9
1
4
7
65,464
64,355
58,218
53,177
61,372
62,189
57,166
52,900
61,254
68,782
61,444
63,974
49,675
57,371
57,914
57,352
46,085
60,939
IRI
değişim
değeri
-3.318
2.911
-5.756
3.502
4.001
4.275
-0.186
6.815
0.315
35. Sonuçlar
IRI Sonuçlarının Karşılaştırılması
•
•
•
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.
Deney
Bölgesi
1
2
3
3
3
Karışım
Tasarımı
Superpave
Superpave
Superpave
Superpave
Superpave
Agrega
Çeşidi
Çakıl
Kumtaşı
Kuvarsit
Kuvarsit
Kuvarsit
4
4
4
5
5
5
6
6
6
CMHB-C
CMHB-C
CMHB-C
CMHB-C
CMHB-C
CMHB-C
CMHB-C
CMHB-C
CMHB-C
Çakıl
Çakıl
Çakıl
Kumtaşı
Kumtaşı
Kumtaşı
Kuvarsit
Kuvarsit
Kuvarsit
7
7
9
9
9
Tip C
Tip C
Tip C
Tip C
Tip C
Çakıl
Çakıl
Kuvarsit
Kuvarsit
Kuvarsit
IRI değişim
değeri
0,432
0,411
4,686
3,502
2,318
2,270
7,340
6,290
6,815
1,373
4,450
2,911
4,092
3,910
4,001
4,576
1,048
0,315
7,040
1,510
4,275
2,838
