Comparative design and economic analysis of asphalt and concrete overlays for airfield pavements

Abstract

Overlays for airfield pavements are one of the cost effective and efficient pavement rehabilitation options. In this study, the Federal Aviation Administration’s state-of-the-art mechanistic-empirical overlay design methodology (FAARFIELD) was explained, design examples using FAARFIELD version 1.42. for both concrete and asphalt overlays were presented, and the results of these examples were compared. For the overlay design scenarios on existing asphalt surface layers, it was found that, overlay thickness decreases, as existing asphalt surface layer thickness increases, and calculated concrete overlay thicknesses were higher than calculated asphalt overlay thicknesses for the same existing asphalt surface layer thicknesses. On the other hand, for the overlay design scenarios on existing concrete surface layers, both asphalt and concrete overlay thicknesses were found to be very similar to each other. Based on FAARFIELD-calculated overlay thicknesses, an economic analysis was carried out to find out the most economic overlay design options for a variety of design scenarios. Although for some overlay cases concrete overlay design thicknesses were found to be higher than asphalt overlay design thickness, cost of concrete overlays was found to be less than that of asphalt overlays. This is because unit cost for concrete materials is less than that for asphalt materials. Incorporating a state-ofthe-art mechanistic-empirical overlay design for airfield overlay pavements as well as considering local cost in the economic analysis to determine which type of overlay would be a more suitable option for a variety of pavement design cases would be very beneficial to Turkish airfield pavement design practices.

Havaalanı kaplamaları için yeniden kaplama uygun maliyetli ve verimli kaplama rehabilitasyon seçeneklerinden biridir. Bu çalışmada, Amerikan Federal Havacılık İdaresi'nin (FAA) son teknoloji mekanik-ampirik kaplama tasarım metodolojisi (FAARFIELD) açıklanmış, hem beton hem de asfalt yeniden kaplamalar için FAARFIELD versiyon 1.42 kullanılarak tasarım örnekleri sunulmuştur ve bu örneklerin sonuçları karşılaştırılmıştır. Mevcut asfalt yüzey katmanları üzerindeki yeniden kaplama tasarım senaryoları için, mevcut asfalt yüzey katmanı kalınlığı arttıkça yeniden kaplama kalınlığının azaldığı ve hesaplanan beton yeniden kaplama kalınlıklarının, aynı mevcut asfalt yüzey katman kalınlıkları için hesaplanan asfalt yeniden kaplama kalınlıklarından daha yüksek olduğu bulunmuştur. Öte yandan, mevcut beton yüzey tabakaları üzerindeki yeniden kaplama tasarım senaryoları için, hem asfalt hem de beton yeniden kaplama kalınlıkları birbirine çok benzer bulunmuştur. FAARFIELD tarafindan hesaplanmış yeniden kaplama kalınlıklarına dayanarak, çeşitli tasarım senaryoları için en ekonomik yeniden kaplama tasarım seçeneklerini bulmak için bir ekonomik analiz gerçekleştirilmiştir. Bazı yeniden kaplama durumları için beton yeniden kaplama tasarım kalınlıkları asfalt yeniden kaplama tasarım kalınlığından daha yüksek bulunmasına rağmen, beton yeniden kaplamaların maliyeti asfalt yeniden kaplamalardan daha düşük bulunmuştur. Bunun nedeni, beton malzemeler için birim maliyetin asfalt malzemeler için olan maliyetten daha az olduğudur. Havaalanı yeniden kaplamaları için son teknoloji ürünü mekanik-ampirik yeniden kaplama tasarımının yanı sıra, çeşitli yeniden kaplama tasarım durumları için hangi yeniden kaplama tipinin daha uygun bir seçenek olacağını belirlemek için ekonomik analizde yerel maliyeti göz önünde bulundurmanın, Türk havaalanı kaplama tasarım uygulamalarına faydalı olacağı belirtilmiştir.