Asimetrik ağırlık tipi dayanma duvarlarının tasarım optimizasyonu
Design optimization for asymmetrical gravity retaining walls
Yazar: BÜŞRA AHISKALI
Danışman: PROF. DR. EROL ŞADOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Zemini iki farklı kotta tutan yapılara dayanma duvarı denmektedir. Dayanma duvarları yanal zemin basınçlarına maruz kalırlar. Dayanma duvarlarının güvenli bir şekilde işlevini yerine getirebilmesi için bazı iç ve dış stabilite kontrollerinin yapılması gerekir.
Asimetrik ağırlık tipi dayanma duvarlarının tasarım optimizasyonu MATLAB programlama dilinde yazılmış bir program yardımıyla ve iç nokta metoduyla bu çalışmada incelenmiştir. Bu amaçla optimizasyon probleminin sürekli fonksiyonları geliştirilmiştir. Amaç fonksiyonu maliyetin minimize edilmesi amacıyla duvarın en kesit alanı olarak tanımlanmıştır. Kısıt fonksiyonları iç ve dış stabilite tahkiklerinden türetilmiştir. Dış stabilite tahkikleri; devrilme, kayma, tabanda çekme gerilmeleri oluşmaması ve geleneksel yönteme göre taşıma gücüdür. İç stabilite için gövdede eğilme ve kesme tahkikleri kullanılmıştır. Optimum kesitin ana hatlarını ve duvar yüksekliğinin ana hat üzerindeki etkisini araştırmak için duvar yükseklikleri 2.0, 3.0 ve 4.0 metre olarak seçilmiştir. Ek olarak, içsel sürtünme açısındaki değişimin optimum kesit alanına etkisini araştırmak için içsel sürtünme açısı 15, 25 ve 35 derece olarak seçilip hesaplarda kullanılmıştır. Duvarın yüksekliğinin ve zeminin içsel sürtünme açısının optimum kesitler üzerindeki etkisini karşılaştırmak için zeminin diğer fiziksel ve mekanik özellikleri sabit tutulmuştur. Ağırlık dayanma duvarları için önerilen minimum boyutlar dikkate alınmamıştır.
Sonuç olarak elde edilen optimum en kesit alanının, duvarın yüksekliğine bağlı olarak  lineer olarak değiştiği ve  en kesit geometrisini etkileyen esas parametrenin içsel sürtünme açısı olduğu bulunmuştur.

Abstract:
The structures that keep the soil at two different levels are called retaning walls. The retaning walls are under the effect of the lateral earth pressures. Internal and external stability checks are carried out for the purpose that the retaning walls can perform its functions safely.
The design optimization of asymmetric gravity retaining walls was examined in this study by using a program written in MATLAB programming language and with the interior point method . For this purpose, an optimization problem of continuous functions is developed. The objective function is defined as the cross-sectional area of the wall in order to minimize the cost. The constraint functions derived from external stability and internal stability verifications. The verifications external stability are listed as the overturning, the sliding, the total vertical forces within the middle third of the base, the bearing capacity. The verifications internal stability are listed as the bendings in the stem and the shears in the stem. The heights of the walls are selected as 2.0, 3.0, and 4.0 m in order to investigate the outline of the optimum cross-section and the effect of the wall height on the outline. In addition, in order to investigate the effect of the change in the internal friction angle on the optimum cross-sectional area, the internal friction angle was chosen as 15, 25 and 35 degrees and used in the calculations. The physical and mechanical properties of the soil are kept constant in order to compare only the effect of the height of walls and internal friction angle of soil on the geometry. The minimum dimensions suggested for the gravity retaining walls are not taken into account.
As a result, it has been found that the optimum cross-sectional area changes linearly depending on the height of the wall and the main parameter affecting the cross-section geometry of concrete gravity walls is the internal friction angle.