Statik yükler etkisindeki ağırlık tipi harçlı moloz taş dayanma duvarlarının optimizasyonu
Optimization of weight type mortar rubble stone retaining walls under the influence of static loads
Yazar: ŞAFAK YILDIZ
Danışman: PROF. DR. EROL ŞADOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada; ağırlık tipi harçlı molozdan imal edilen 3-10 m yüksekliklerdeki dayanma duvarlarının, aktif toprak basıncı etkisindeki optimum kesitlerini bulmak için bir optimizasyon problemi geliştirilmiş ve bu problem MATLAB derleyicisinde yazılan bir program ile çözülmüştür. Çalışmaya öncelikli olarak piyasada imalatı yapılan ve Kamu kurumları tarafından kullanılan taş duvar tip kesitlerinin geometrisini tanımlayan tasarım değişkenlerinin belirlenmesi ile başlanmıştır. Duvar enkesit alanı hedef fonksiyonu olarak seçilmiş ve tasarım değişkenleri, tip kesitin kenar uzunluklarından oluşturulmuştur. Kısıt fonksiyonları; dış stabilite tahkikleri (devrilme, kayma ve taşıma gücü), konstrüktif ve matematiksel kurallardan türetilmiştir. Farklı tip zeminlerin optimum kesite etkisini irdelemek için içsel sürtünme açıları; 20°, 30° ve 40° şeklinde girilmiş ve aktif zemin itkisi Coulomb Teorisiyle belirlenmiştir. Diğer zemin ve duvar özellikleri sabit tutulup, farklı yükseklikler ve içsel sürtünme açılarının optimum kesite etkisi araştırılmış ve tasarım değişkenlerinin, hedef fonksiyonun ve kısıtların değerleri 'active-set' algoritması kullanılarak bulunmuştur. Böylece, optimum duvar enkesitleri belirlenmiş ve optimum enkesit alanları hesaplanmıştır. Aynı duvar yüksekliği ve zemin özellikleri için, yaygın kullanılan klasik enkesit ile bu çalışmada elde edilen optimum enkesit karşılaştırılmış ve optimum enkesite ait alanın klasik enkesitli duvar alanından daha düşük olduğu görülmüştür. Sonuç olarak hedef fonksiyonun minimizasyonu sağlanmış ve daha ekonomik duvarların imal edilebileceği saptanmıştır.

Abstract:
In this study; an optimization problem was developed to find the optimum cross-sections of grouted rubble masonry gravity walls of 3-10 m height, under the influence of active earth pressure and this problem was solved with a program written in the MATLAB compiler. The study was started with the determination of the design variables that define the cross-section geometry of masonry gravity walls manufactured in the market and used by public institutions. The wall cross-section area was chosen as the objective function and the design variables were selected as the outline lengths of the cross-section. Constraint functions were derived from external stability verifications (overturning, sliding and bearing capacity),constructive and mathematical rules. Internal friction angles of soil were selected as 20°, 30° and 40° to examine the effect of different soil types on the optimum cross-section; and the active earth thrusts were determined by Coulomb Theory. The effects of height and internal friction angle on the optimum section were investigated by keeping constant the other soil and wall, and the values of the design variables, objective function and constraints were found using the 'active-set' algorithm. Thus, optimum wall cross-sections were determined and optimum cross-section areas were calculated. For the same wall height and soil properties, the commonly used classical cross-section was compared with the optimum cross-section obtained in this study, and it was seen that the area of the optimum cross-section was lower than the area of the classical cross-section. As a result, minimization of the objective function was achieved and it was determined that more economical walls could be manufactured.