Geri dolgusu atık lastik ve geotekstil donatılı istinat duvarlarının deneysel ve nümerik analizi
Experimental and numerical analysis of waste tire and geotextile reinforced retaining walls
Yazar: MEHMET İBİN
Danışman: PROF. DR. MURAT OLGUN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Tez çalışmasında geri dolgu malzemesi atık lastik kırıntıları (ALK) ve geotekstil donatıdan oluşan model istinat duvarları için araştırma yürütülmüştür. Deneysel çalışmada geri dolgu malzemesi olarak kil zemin içerisine granüler atık lastik kırıntıları (ALK) %0-10-20-30 miktarında kullanılmıştır. İstinat duvarı arkasında geri dolgu malzemesi olarak ALK'nın %0, 10, 20, 30 miktarları ve %30 ALK+geotekstil donatı için model istinat duvarları üzerinde şerit temel sistemi için düşey yüklemeler gerçekleştirilmiştir. Bu karışımlar için ilk olarak Harward mini kompaksiyon aleti kullanılarak optimum su muhtevaları sırasıyla   %16.2, 15.9, 15.2 ve 14.1 olarak elde edilmiştir. Karışımlar için yapılan kesme kutusu deneylerinde; ALK'nın %0, 10, 20, 30 miktarları için kohezyon değerleri sırasıyla c=66.88, 27.0, 20.88 ve 12.74kPa ve içsel sürtünme açısı değerleri sırasıyla 30, 11.30, 18.260 ve 27,70 olarak elde edilmiştir. Killi zemin içerisindeki ALK yüzdesi arttıkça zemin granüler özellik kazanmakta, kohezyon değerleri azalırken içsel sürtünme açısı değerleri artmaktadır. 
Laboratuvar ölçekli model deneylerinde; ölçeklendirme kurallarına göre laboratuvar ortamında betonarme istinat duvarı imal edilmiştir. Laboratuvar ölçekli yapılan yükleme deneylerinde istinat duvarı arkasında geri dolgu malzemesi üzerine yapılan yüklemede istinat duvarının tepe noktasında yaklaşık 5 mm yatay deplasman oluşana kadar yükleme yapılmıştır. %0ALK, %10ALK, %20ALK, %30ALK ve %30ALK + geotekstil donatı karışımları için bu deformasyon değerlerinde uygulanan gerilmeler sırsıyla 25kPa, 35kPa, 40kPa, 40kPa ve 50kPa olmuştur. Deneysel çalışma sonuçlarına göre; kil zemin içerisinde kullanılacak optimum ALK miktarı %20-30 aralığında olmuştur. %20 ALK ilaveli geri dolgu malzemesi durumu için saf kile göre %60 civarında daha iyi taşıma kapasitesi sağlanmıştır. %30 ALK + geotekstil donatı ilaveli geri dolgu malzemesi durumunda sadece %30 ALK ilaveli dolgu malzemeli duruma göre taşıma gücü kapasitesinde %25 artış elde edilmiştir. Geotekstil tabakalar zeminde oluşan çekme gerilmelerini karşılamış ve yatay deformasyonları azaltmıştır.
Tüm karışımlar için model istinat duvarlarında Plaxis 3D programı kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. Plaxis analizleri ile model yükleme deneylerinde elde edilen değerlere yakın sonuçlar elde edilmiştir. Plaxis ile yapılan analizlere göre de geri dolgu malzemesi için en iyi performans %20-30 ALK içeriği için elde edilmiştir. Ölçeklendirme ilkelerine bağlı kalarak model istinat duvarları üzerinde yapılan laboratuvar deneylerinde elde edilen değerlerle Plaxis ile yapılan analizlerde elde edilen yatay deformasyon ve taşıma kapasitesi değerleri birbiri ile örtüşmektedir.  Hem laboratuvar deneyleri hem de Plaxis analizlerine göre optimum atık lastik yüzdesi %20-30 aralığında elde edilmiştir.

Abstract:
In the thesis study, research was conducted for model retaining walls consisting of backfill material waste tire crumbs (ALK) and geotextile reinforcement. In the experimental study, granular waste tire crumbs (ALK) were used in the clay floor as backfill material in the amount of 0-10-20-30%. Vertical loads were performed for the strip foundation system on model retaining walls for 0, 10, 20, 30% amounts of ALK and 30% ALK+geotextile reinforcement as backfill material behind the retaining wall. For these mixtures, the optimum water contents were obtained by using the Harvard mini compaction tool as 16.2, 15.9, 15.2 and 14.1% respectively. In the cutting box experiments conducted for mixtures, the cohesion values for the 0, 10, 20, 30% amounts of ALK were obtained as c=66.88, 27.0, 20.88 and 12.74kPa, respectively, and the internal friction angle values were 30, 11.30, 18.260 and 27.70, respectively. As the ALK percentage in clay soil increases, the soil acquires granular properties, while the cohesion values decrease, the internal friction angle values increase.
   In laboratory scale model experiments; reinforced concrete retaining wall was manufactured in laboratory environment according to scaling rules. In laboratory-scale loading experiments, loading was performed on backfill material behind the retaining wall until a horizontal displacement of about 5 mm was formed at the peak of the retaining wall. For 0ALK%, 10ALK%, 20ALK%, 30ALK% and 30ALK%+ geotextile reinforcement mixtures, the stresses applied at these deformation values were 25kPa, 35kPa, 40kPa, 40kPa and 50kPa. According to the experimental study results, the optimal amount of ALK to be used in clay floor was in the December of 20-30%. For the backfill material condition with the addition of 20% ALK, a bearing capacity of about 60% is provided better than pure clay. In the case of a backfill material with the addition of 30% ALK + geotextile reinforcement, a 25% increase in the carrying power capacity was achieved compared to the case with a backfill material with only 30% ALK addition. Geotextile layers have met the tensile stresses formed on the ground and reduced horizontal deformations. 
  Analyses were performed using the Plaxis 3D program on the model retaining walls for all mixtures. Results close to the values obtained in model loading experiments have been obtained with Plaxis analyses. According to the analyses performed with Plaxis, the best performance for backfill material was obtained for 20-30% ALK content. Adhering to the principles of scaling, the values obtained in laboratory experiments performed on model retaining walls and the horizontal deformation and bearing capacity values obtained in analyses performed with Plaxis coincide with each other. According to both laboratory experiments and Plaxis analyses, the optimal percentage of waste tires was obtained in the December of 20-30%.