Demiryolu üstyapı tasarımlarında geogrid kullanımı ve etkisi

Geoteknik problemlerin çözümünde, hızlı ve ekonomik bir seçenek olması sebebiyle geosentetik malzemelerin kullanımı dünyada ve ülkemizde son yıllarda oldukça yaygınlaşmıştır. Bir geosentetik malzeme türü olan geogridlerin ise ulaştırma altyapı ve üstyapı projelerinde zayıf zeminlerin güçlendirilmesi, tabaka kalınlıklarının azaltılması, yapı hizmet ömrünün uzatılması ve bakım sıklıkları ile maliyetlerinin azaltılmasında etkili olduğu öne sürülmektedir. Bir demiryolu üstyapısında; uygulanan yükler altında demiryolu hattı ve bu demiryolunu oluşturan tabakalarda meydana gelen gerilme ve deformasyonların tespiti, laboratuvar koşulları veya saha uygulamaları yardımıyla uzun uğraşlar neticesinde elde edilmektedir. Tasarım için gerekli olan gerilme ve deformasyonların belirlenmesinde, sonlu elemanlar yönteminin kullanımı son dönemlerde önemli ölçüde artmaktadır. Bu çalışmada; demiryolu üstyapısında altbalast tabakası ile taban zemini arasına yerleştirilen tek sıra geogridin yapıya olan muhtemel etkileri araştırılmıştır. Bu araştırma boyunca analizlerin tamamı sonlu elemanlar yazılımı olan ANSYS 2020 R2 programı ile yapılmıştır. Farklı dingil yükleri, farklı özelliklere sahip geogridler, farklı altbalast tabaka kalınlıkları ve farklı özelliklere sahip taban zeminleri için hem geogrid kullanılmadan hem de geogrid kullanılarak 96 adet farklı analiz gerçekleştirilmiştir. Bu analizler sonucunda taban zemini üst sınırında oluşturulan yatay hat üzerinde meydana gelen gerilme ve deformasyon değerleri ölçülmüştür. Elde edilen bulgular; altbalast tabakası ile taban zemini arasında geogrid malzeme kullanımının, meydana gelen deformasyonların azaltılmasına ve altbalast tabaka kalınlığının azaltılmasına önemli ölçüde katkı sağlayabileceğini göstermiştir. Taban zemini özelliklerinin zayıf olduğu tasarımlarda geogrid malzemesi daha etkili olurken, taban zemini özellikleri iyileştikçe geogridin etkisi de azalmaktadır. Altyapı iyileştirme yöntemlerinin maliyetli olması nedeniyle, zayıf zeminlerde geogrid kullanımının kümülatif anlamda avantaj sağlayacağı düşünülmektedir. Ayrıca yapılan maliyet analizleri neticesinde geogrid kullanımı ile elde edilen inşaat yapım süresinde meydana gelecek kısalma, yapı hizmet ömrünün uzaması, uygulama kolaylığı ve bakım sıklıklarının azaltılması gibi kazanımlar kullanılabilirliği desteklemektedir. Sonuç olarak tasarımı yapılacak bir üstyapı için, uygulanan bu yöntem ve elde edilen verilerin; gelen yükleri güvenli bir şekilde taşıması, atmosfer koşullarına direnebilmesi ve ekonomik olarak daha avantajlı tasarım parametrelerinin oluşturulması konusunda yol gösterici olarak kullanılabileceği görülmektedir.