Karbon – fiber donatıyla öngerilmesiz monoblok demiryolu beton traversi geliştirilmesi

Demiryolu traverslerinin planlanan servis ömürlerinden önce kullanılamaz hale gelmeleri, son yirmi-otuz yılda, demiryolu bakım ve yenileme maliyetlerini önemli ölçüde artırmış durumdadır. Dünya genelinde araştırmacılar, demiryolu traverslerinin çeşitli özellikleri ve yük taşıma kapasiteleri üzerinde birçok faydalı çalışmalar yürütmüştür. Ancak hâlen, yüksek dinamik darbe yüklerine, traverslerin rezonansa uğramasına ve çelik öngerilme donatılarının korozyona maruz kalmalarına karşı yeterli performansa sahip etkili bir çözüm üretilememiştir. Bu faktörler ele alınmayan bir dizayn ise yalnız traverslerin değil, tüm demiryolu sisteminin hasara uğramasına neden olmaktadır. Bugün dünyada korozyon problemlerini önlemek için, fiber takviyeli polimer donatıların kullanılması alternatif bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. Ayrıca, traverslerin rezonansa uğramalarının önlenmesi için ise öngerilmesiz şekilde, pasif donatılı tasarımın fizibil bir çözüm olabileceği düşünülmektedir. Fiber takviyeli polimer donatılar içinde de karbon-fiber donatıların, tekrarlı yüklere karşı yüksek yorulma dayanımına ve oldukça yüksek çekme dayanımına ve düşük relaksasyona sahip olması gibi birçok özellikleri ile traversler için en uygun seçenek olduğu düşünülmektedir. Bu kapsamda, demiryollarında istenen ve güncel literatürde önerilen yüksek taşıma kapasitesine, karbon-fiber donatıları, öngerilmesiz vaziyette kullanarak ulaşmanın mümkün olup olmadığının belirlenmesi için deneysel bir çalışma yürütülmüştür. Bu amaçla öncelikle bu yeni malzemelerle kapasite hesaplaması yapılmış, hesaplamalarda İtalyan CNR-DT 203/2006 kılavuzunda önerilen güvenlik katsayıları kullanılmıştır. Üretilen prototipe EN 13230'da istenen ray mesnedinde statik pozitif moment testi uygulanmış, sonuçlar dünyada yaygın olarak kullanılan B58 ve B70 tipi öngerilmeli ve U3 tipi öngerilmesiz beton traversler ve literatürde istenen değerler ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, yeni tip traversler, statik dizayn yükü bakımından B70 tipi öngerilmeli beton traverslerden bile daha iyi neticeler vermiştir. Üstelik bu prototiplerde daha küçük B58 tipi beton kesit alanları kullanılmıştır. İlerleyen süreçte mezkûr standartta istenen dinamik ve yorulma testlerinin ve öz-frekans ölçümlerinin de yapılması ve saha uygulamalarıyla performansının izlenmesi gerekmektedir.