Polimerik geoşerit ile güçlendirilmiş toprakarme duvarların sismik davranışlarının belirlenmesi
The determination of the seismic behavior of polymeric geostrip reinforced earth walls
Yazar: KAAN YÜNKÜL
Danışman: PROF. DR. AYHAN GÜRBÜZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Toprakarme (MSE) duvarların uygulama alanları ülkemizde ve dünyada büyük yer tutmaktadır. MSE duvarların; sismik yükler altında klasik istinat yapılarından deplasman, ivme tepkisi ve toprak basıncı bakımdan farklı davranış sergilediğinden, MSE duvarlara etki edecek dinamik yüklerinin belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. MSE duvarlara etkiyen dinamik yükleri, deplasmanları ve ivmeleri belirlemeye yönelik bağıntılar literatürde eksikliğini halen korumaktadır. Ayrıca son yıllarda kullanımı artan ayrık paneller ve polimerik geoşeritlerin kullanıldığı MSE duvar sistemlerin dinamik davranışları ile ilgili yönetmeliklerde ve literatürde de önemli eksiklikler bulunmaktadır. Yapılan bu çalışma kapsamında; polimerik geoşerit ile güçlendirilmiş MSE duvarların sismik performansları sinüzoidal ivme hareketi altında bir dizi sarsma tablası deneyleri yapılarak incelenmiştir. Yer pik ivmesinin, donatının rijitliğinin ve duvar arkası zemin yüzeyi şev açısının; ivme amplifikasyon faktörü, yanal deplasmanlar, dolgu zemin yüzeyi oturmaları, MSE duvar arka yüzeyindeki statik ve dinamik toprak basınç değerleri ve dağılımları, duvar paneline bağlı polimerik geoşerit donatılar üzerinde meydana gelen çekme yükleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Elde edilen bilgiler doğrultusunda geleneksel psödostatik limit denge eşitliklerinin MSE duvar için aşırı güvenli olduğu görülmüştür. Bu nedenle tasarımcılara polimerik geoşerit ile güçlendirilmiş MSE duvarlara etki eden toplam kuvvetin hesaplanabilmesi için iki farklı psödostatik limit denge eşitliği önerilmiştir. Güncel yönetmelikler tarafından geosentetik malzemeler için önerilen yenilme yüzeyi geometrilerinin polimerik geoşeritler için uygun olmadığı gözlemlenmiştir. Duvar arkası şev eğimi ve donatı rijitliğini artmasına bağlı olarak, statik ve dinamik toprak basınçları, amplifikasyon faktörleri ve donatı oluşan çekme yükü değerlerinde artışlar meydana gelmiştir. Donatı rijitliği ve şev eğiminin yenilme yüzeyi üzerindeki etkisi ihmal edilecek düzeydedir. Ayrıca deneysel çalışmadan elde edilen veriler doğrultusunda polimerik geoşerit ile güçlendirilmiş MSE duvarlar dinamik zemin parametreleri belirlenmiştir. Deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar sonlu eleman modeli ile karşılaştırılmıştır

Abstract:
The application areas of Mechanically Stabilized Earth (MSE) walls have also a large place in our country and in the world. It is also of great importance to determine dynamic loads that will affect the MSE walls, since MSE walls exhibit different behavior in terms of displacement, acceleration response and earth pressure from classical retaining structures under seismic loads. Equations for determining dynamic loads, displacements and acceleration responses acting on MSE walls are still lacking in the literature. Additionally, there are important deficiencies in the design codes and literature on the dynamic behavior of MSE wall system with discrete panels and polymeric geostrip which have been increasing in recent years. In this study, the seismic performances of MSE walls reinforced with polymeric geostrip reinforcement were investigated under sinusoidal acceleration excitations using a series of shaking table test. The effect of peak ground acceleration, stiffness of the reinforcement and inclination angles of the backfill material on the acceleration amplification factors, the lateral displacement of the wall, surface settlement of the backfill, the values and distributions of static and dynamic earth pressures along the height of MSE wall and tensile loads on the polymeric geostrip reinforcement were investigated. According to the information obtained, it has been seen that traditional pseudo static limit equilibrium equations lead to overestimated values for MSE wall. Thus, two different pseudo static limit equilibrium equations have been proposed to designers in order to calculate total force acting on the polymeric geostrip reinforced MSE walls. It was observed that the failure surface geometries recommended by current design codes for geosynthetic materials are not suitable for polymeric geostrips. Increasing the inclination angle of the backfill material and stiffness of the reinforcement result in the increase of static and dynamic earth pressures, amplification factors and tensile loads on the reinforcement. The effect of stiffness of the reinforcement and inclination angle on the failure surface is negligible. In addition, dynamic soil parameters of MSE walls reinforced with polymeric geostrip were determined in accordance with the data obtained from the experimental study. The results obtained from the experimental study were compared with the finite element model.