Geosentetiklerle güçlendirilen marjinal dolguların statik yükler altında performansı

Abstract

Geosentetik takviyeli toprak istinat duvarları (GRS-RW), 1960’ların sonundan bu yana dünya çapında, 1980’li yıllardan itibaren de ülkemizde yaygın olarak uygulanmaktadır. GRS-RW ekonomik oluşları, imalatlarının hızlı yapılması, statik ve dinamik yükleri altında oluşabilecek büyük deplasmanları ve yükleri tolere edebilmesini sağlayan esnek davranabilme özellikleri ve estetik görünüşleri sayesinde sıklıkla tercih edilmektedir. Bu tip duvarlarda genellikle drenajlı oluşu nedeni ile granüler dolgular kullanılmaktadır. Bu çalışmada ise granüler dolgulara alternatif olarak marjinal dolgu kullanılarak geosentetik takviyeli toprak istinat duvarların statik yükler altındaki performansı sonlu elemanlar yazılım programı, Plaxis 2D ile incelenmiştir. İlk olarak, literatürde Yang ve ark. (2012) tarafından bildirilen iyi enstrümanlı tam ölçekli takviyeli toprak duvar uygulamasından elde edilen sonuçlar ile sonlu elemanlar analizi ve analitik yöntem sonuçları karşılaştırılarak sayısal modelin doğrulama analizi yapılmıştır. Doğrulama analizinde, tam ölçekli yapıların uygulamasının sonuçlarının analiz sonuçlarıyla uyuştuğu görülmektedir. Daha sonra, marjinal dolgu duvarlar üzerinde parametrik çalışmalar yapılmıştır. Marjinal dolgunun parametrik özellikleri, belirlenen lokasyonda yapılan sondaj çalışmalarından elde edilen SPT deneylerinden alınmıştır. Kaplama ve takviye özellikleri ise literatürde kullanılan değerlerden uyarlanmıştır. Marjinal dolgulu duvarların parametrik çalışma sonuçlarına göre takviye sertliğinin artmasıyla, marjinal dolgulu duvarlar granül dolgulu duvarlara göre daha güvenli çıkmıştır. Ek olarak, marjinal dolgu için sonlu elemanlar analizinde hiçbir kesme gerilmesi elde edilmemiştir. Bu da incelenen modeller için statik yüklerin etkisi altında göçme oluşmadığını göstermektedir. Bunun yanında seçilen değişkenlere göre ekonomik yönden makul olan modeli belirlemek için maliyet analizi yapılmıştır. Yapılan gözlemlere dayanarak, geogrid takviyeli toprak duvarlarda daha sert geogridlerin kullanılması ve marjinal dolguların drenaj önlemlerin sağlanması halinde, marjinal dolguların uygulanabilir seçeneklerden biri olabileceği bulunmuştur.

Geosynthetic reinforced soil retaining walls (GRS-RW) have been widely applied worldwide since the late 1960s and in our country since the 1980s. GRS-RW is preferred highly due to its economic features, rapid production, flexibility to tolerate large displacements and loads that may occur under static and dynamic loads, and aesthetic appearance. Generally, granular fills are used for that kind of walls due to the drainage properties of the soil. In this study, the performance of geosynthetic reinforced soil retaining walls with marginal fills under static loads was investigated as an alternative to granular fills by using the finite element software, Plaxis 2D. First, the results obtained from the well-instrumented full-scale reinforced soil wall test by Yang et al. (2012) was used for the validation. For that purpose, finite element analysis and analytical method results were compared with the structure adapted from the literature. As it is seen in the validation analysis, the experimental results of full-scale structures agree with the analysis results. After that, parametric study was performed on marginal fills. The parametric properties of the marginal fill are taken from the SPT tests obtained from the drilling studies at the determined location. Coating and reinforcement properties were adapted from the values used in the literature. According to the parametric study results of marginally filled walls, it was found that marginal fills to be safer than granule filled walls with increasing reinforcement hardness. Moreover, no shear stress was obtained in the finite element analysis for the marginal fill. This shows that there is no collapse under the static loads for the examined models. In addition, a cost analysis was carried out to determine the economically reasonable model by using the selected variables in the models. Based on the observations made, stiffer geogrids and marginal fills in geogrid reinforced soil walls have been found to be one of the viable options if drainage measures are provided.