Geosentetik donatılı istinat duvarlarının nümerik analizi ve tasarım aşamaları / Numerical analysis and design stages of geoseynthetic reinforced retaining walls

Abstract

Geçmişten günümüze kullanımı artan geosentetikler yol ve su yapılarından katı atık depolarına kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir. Geosentetik donatılı istinat duvarlarının tasarımını, nümerik bilgisayar ve/veya limit eşdeğerlik analiz modellemelerini esas almaktadır. Üniform geosentetik donatılı istinat duvarlarının tasarımında ön tasarımda minimum donatı uzunluğu, duvar yüksekliğinin %60-70 kabul edilmektedir. Ancak, mevcut kaya formasyonu, çok aşırı konsolide zemin, zemin çivili sistemle yapılmış mevcut destek sistemleri veya daha önceden inşa edilmiş istinat duvarının duvar arkasında bulunması gibi sebeplerle, yeterli boşluğun oluşturulamaması durumlarına ek olarak, daha ekonomik bir tasarım öngörüsüyle tasarım yapma ihtiyacı gibi durumlarda, en uygun donatı uzunluğu tahmini, önem kazanmaktadır. 1968 yılında ortaya atılmış olan donatılı zemin kavramı hızlı, ekonomik ve estetik çözümler sunmaktadır. Bu çalışma da daha önceki rehber çalışmalardan yararlanılmıştır. Tasarım kriteri olarak Amerika Birleşik Devletleri Şartnamesi esas alınmıştır. Bu çalışma kapsamında 8m, 12m ve 16m'lik geosentetik donatılı istinat duvarları modellenmiştir. Her bir duvar yüksekliği için L=0.5H, 0.7H ve 0.9H donatı uzunlukları baz alınmıştır. Farklı malzeme özellikleri kullanılarak 216 adet statik analiz düzlem deformasyon durumu ile modellenmiştir. Ayrıca, en uygun donatı uzunluğu; duvar tabanındaki açısal sapma , duvarda ki yanal ve düşey deformasyonlar dikkate alınarak araştırılmıştır.Bu analizler sonucunda temel zeminindeki oturma değerleri, duvardaki yanal deplasmanlar, kritik gerilme değerleri ve toptan göçme analizleri yapılmıştır. Geosentetik donatı uzunluğu, temel ve dolgu zeminin içsel sürtünme açıları, duvar yüksekliği, temel ve dolgu zeminin elastisite modülleri değişken parametreler olarak ele alınmış ve bu değişkenlere bağlı olarak en uygun donatı uzunluğu oran aralığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada geosentetik donatılı istinat duvarının ön tasarımında kullanılabilecek ekonomik donatı uzunluk oran aralığı uluslar arası çalışmalar ile karşılaştırılmış ve geosentetik boylarının duvar yüksekliğine bağlı olarak nasıl değiştiği incelenmiştir. Geosynthetics which have increased from past to present have a wide using area from road and water structures to solid waste depots. The design of geosynthetics reinforced retaining walls is based on numerical computer and/or limit equivalence analysis model. In the design of uniform geosynthetic reinforced retaining walls, the minimum reinforced length in the preliminary design contains 60-70% of the wall height. However, if more economical design is required or in the case of a necessity arises such that the existing of a rock formation or a heavily over consolidated soil, or the existing of a support systems such as a nail wall or a previously constructed wall can be behind the designed wall, in these cases the most appropriate reinforcement length estimation becomes more of an issue. The term-reinforced foundation, which was appeared in 1968, provides fast, economical and aesthetic solutions. This work has benefited from previous guidance work. As a design criterion, the U.S.A specification has been taken as basis. In this context, 8m, 12m and 16m geosynthetic reinforcement retaining walls were modelled. For each wall height, L=0.5H, 0.7H and 0.9H reinforced length is taken as basis. Using different material properties, 216 static analyses were modelled with plane deformation states. In addition, the most appropriate reinforced length was investigated considering the angular deviation at the wall base, lateral and vertical deformations on the wall. As a result of these analyses, settlement values on the basis of foundation, lateral displacements on the wall, critical stress values and wholesale collapse analyses were made. The length of the geosynthetic reinforcement, the internal friction angles of the foundation and the infill floor, the wall height, the modulus of elasticity of the foundation and the infill ground are considered as variable parameters and the optimal reinforcement length ratio range is determined according to these variables. In this study, economic reinforcement length range that could be used in the preliminary design of the geosynthetic reinforced retaining wall was compared with international studies and it was observed how geosynthetic lengths can change depending on wall height.