Geri dolgusunda geri dönüştürülmüş beton agregası kullanılan ve geotekstil ile güçlendirilen istinat duvarı davranışının model deneylerle araştırılması
Investigation of the retaining wall behavior using recycled concrete aggregate in backfilling and reinforced with geotextile with model experiments
Yazar: HAKAN ŞİBİL
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:
İnşaat atıkları içerisinde en yüksek orana sahip olan beton atıklarının geri dönüştürülerek agrega olarak kullanılması ve böylece bu atıkların kontrol edilebilir duruma getirilmesi günümüzde üzerinde önemle durulan konular arasındadır.  Bu tez çalışması kapsamında geri dolgu malzemesi olarak geri dönüştürülmüş beton atıkları (GDBA) kullanılan ve geotekstil donatıdan oluşan istinat duvarları için çalışmalar yürütülmüştür. Deneysel çalışmada geri dolgu malzemesi olarak kum zemin içerisine %20, 40, 60 miktarında GDBA ilave edilmiş ve ayrıca %60 GDBA + geotekstil donatı kullanılarak model istinat duvarları üzerinde şerit temel sistemi için yüklemeler gerçekleştirilmiştir. Geri dolgu malzemesi olarak kullanılan karışımlar için Harvard mini kompaksiyon deneyi yapılarak optimum su muhtevaları %100 kum için ve %20, 40, 60 GDBA ilaveli karışımlar için sırasıyla; %1.9, 4.5, 5.0 ve 8.0 olarak bulunmuştur. Karışımlar üzerinde yapılan kesme kutusu deneylerinde; GDBA'nın %0, 20, 40, 60 miktarları için kohezyon değerleri (c) sırasıyla 0.1, 0.12, 0.45 ve 0.50 kPa ve içsel sürtünme açıları () sırasıyla 350 ,340, 320, 300 olarak hesaplanmıştır. Geri dolgu malzemesinde GDBA oranı arttıkça içsel sürtünme açısı değerlerinin azaldığı görülmektedir. 
Model deneylerde, betonarme istinat duvarı laboratuvar ortamına uygun şekilde ölçeklendirilmiş ve imal edilmiştir. Laboratuvar ölçekli olarak yapılan yükleme deneylerinde istinat duvarı arkasındaki geri dolgu malzemesi üzerindeki şerit temel üzerine yayılı yük olarak %0, 20, 40, 60 karışım oranları için 80 kPa olacak şekilde, %60 GDBA + Geotekstil donatı ile desteklendiği durumda 135 kPa değerine kadar yükleme yapılmıştır. Yüklemedeki değerler duvarda yapısal hasar oluşturmayacak ancak hareketin bir miktarda olsa gözlemlenebildiği değerler olarak seçilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda, kum zemin içerisinde kullanılacak optimum GDBA oranının %20-40 aralığında olduğu ve bu miktardaki GDBA kullanımının %100 kum kullanıldığında oluşan deformasyonlara yakın sonuçların oluşmasına neden olduğu belirlenmiştir. %60 GDBA+ Geotekstil donatı ilaveli geri dolgu malzemesinde 80 kPa yük etkisi altında donatısız duruma göre deformasyonun yaklaşık %11 miktarında azaldığı belirlenmiş ve 135 kPa' a kadar yüklediğinde ise %100 Kum ile yakın deformasyon değerleri elde edilmiştir. Geotekstil donatının zeminde oluşan çekme gerilmelerini çok iyi derece karşıladığı görülmüş, deformasyonlarda yüksek oranda azalmalar olduğu gözlemlenmiştir. 
Tüm karışım değerleri için yapılan yükleme deneylerindeki aynı şartlar kullanılarak Plaxis 3D programında analizler gerçekleştirilmiştir. Plaxis 3D programından elde edilen veriler ile model yükleme deneylerinden elde edilen veriler karşılaştırıldığında sonuçların birbirine yakın olduğu görülmüştür. Plaxis 3D programıyla yapılan analizler neticesinde de optimum karışım oranının %20-40 aralığında olduğu sonucuna varılmıştır. %60 GDBA ilaveli karışım oranında Plaxis 3D analizine göre sistemin çöktüğü ve yeterli taşıma gücünde olmadığı gözlemlenmiştir. Aynı geri dolgu malzemesi Geotekstil donatı ile güçlendirildiğinde ise duvar arkasında oluşan deformasyonların geri dolgusu %100 DA olan durumdaki ile benzerlik gösterdiği görülmüştür. Optimum değer olan %20 GDBA+%80 DA karışım oranı için gerçek boyutlarındaki istinat duvarı  Plaxis 3D programında modellenmiş ve  Çevre Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığının yayımladığı Kazı Destek Yapıları Tasarım ve Uygulama Esasları Yönetmeliği Madde 2.12.9. da belirtilen konsol destek sistemlerinde δh = 0.010H (kazı derinliğinin yüzde biri) yanal deplasman sınır değer şartının sağlandığı belirlenmiştir. Ölçeklendirme ilkelerine bağlı kalınarak oluşturulan model istinat duvarı, laboratuvar deneyleri ve Plaxis 3D ile yapılan analizler birbirleri ile örtüşmektedir.

Abstract:
Concrete wastes, which have the highest proportion in construction wastes, are recycled and used as aggregates and thus making these wastes controllable are among the issues that are being focused on Decently today. Within the scope of this thesis, studies were conducted for retaining walls consisting of geotextile reinforcement and recycled concrete wastes (GDBA) were used as backfill material. In the experimental study, GDBA in the amount of 20, 40, 60% was added to the sand floor as backfill material and also 60% GDBA + geotextile reinforcement was used for loading the strip foundation system on the model retaining walls. The Harvard mini compaction experiment was conducted for the mixtures used as backfill material and the optimum water contents were found to be 1.9, 4.5, 5.0 and 8.0% for 100% sand and for mixtures with the addition of 20, 40, 60% GDBA, respectively. In the cutting box experiments performed on mixtures; The cohesion values (c) for the 0, 20, 40, and 60% amounts of GDBA were calculated as 0.1, 0.12, 0.45, and 0.50 kPa, respectively, and the internal friction angles (EN) were calculated as 350, 340, 320, and 300, respectively. It is observed that the internal friction angle values decrease as the GDBA ratio increases in the backfill material.
In the model experiments, the reinforced concrete retaining wall was scaled and manufactured in accordance with the laboratory environment. In laboratory-scale loading experiments, the strip on the backfill material behind the retaining wall was loaded up to a value of 135 kPa when supported with 60% GDBA + Geotextile reinforcement, so that the load spread on the foundation was 80 kPa for 0, 20, 40, 60% mixture ratios. The values in the installation were selected as values that will not cause structural damage to the wall, but where the movement can be observed even if it is in some amount. As a result of experimental studies, it has been determined that the optimal GDBA ratio to be used in a sand floor is in the December 20-40% range, and the use of GDBA in this amount causes results close to the deformations that occur when 100% sand is used. In the backfill material with the addition of 60% GDBA+ Geotextile reinforcement, it was determined that the deformation decreased by about 11% under the influence of 80 kPa load compared to the non-equipped condition, and when loaded up to 135 kPa, close deformation values were obtained with 100% Sand. It has been seen that the geotextile reinforcement meets the tensile stresses formed on the ground very well, and it has been observed that there are high decreases in deformations.
              Analyses were performed in the Plaxis 3D program using the same conditions in the loading experiments for all mixture values. When the data obtained from the Plaxis 3D program and the data obtained from the model loading experiments were compared, it was seen that the results were close to each other. As a result of the analyses performed with the Plaxis 3D program, it was concluded that the optimal mixing ratio is in the December of 20-40%. According to the Plaxis 3D analysis at a mixture rate of 60% GDBA addition, it was observed that the system collapsed and did not have sufficient carrying power. When the same backfill material is reinforced with Geotextile reinforcement, it has been observed that the deformations formed behind the wall are similar to the situation where the backfill is 100%. For the optimum value of 20% GDBA+80% DA mixture ratio, the retaining wall in its actual dimensions was modeled in the Plaxis 3D program and published by the Ministry of Environment Urbanism and Climate Change in the Regulation on the Design and Application Principles of Excavation Support Structures Article 2.12.9. it has been determined that δh = 0.010H (one percent of the excavation depth) lateral displacement limit value requirement is met in the console support systems specified in. The model retaining wall created by adhering to the principles of scaling, laboratory experiments and analyses performed with Plaxis 3D overlap with each other