Investigation of the Effects of Foundation Geometry and Dimensions on Bearing Capacity in Soils Reinforced with Geocells

Year 2023, , 2730 - 2742, 01.12.2023

Gökçe Gizem Portakal , Ömer Yeşiltepe , Murat Örnek

https://doi.org/10.21597/jist.1314170

Abstract

Bearing the loads coming from the superstructure safely by displacement within acceptable limits is a desired feature on the foundation soil. Various soil improvement methods can be applied to make the soils that do not satisfy these conditions geotechnically suitable. One of the materials used in the improvement of soils is geocells. Geocells reduce the settlements that may occur on the soil and increase the bearing capacity by spreading the loads on them with the clamping caused by friction with the soil fill placed inside. For this purpose, the effects of vertical distance of geocell from the soil surface and the geometry and dimensions of the foundation placed on it have been investigated in soils reinforced with geocells. In this condition, a geocell with a cell size of 28x34x10 cm was used. Firstly, field tests have been conducted at three different distances to determine geocell vertical distance from the soil surface. Afterwards, the optimum vertical distance was determined and the bearing capacity and settlement values were investigated by using square and circular foundations of different sizes. According to the results of the field tests, it was determined that the bearing capacity increased and the settlement decreased with increase in the dimensions of the foundations, while it was determined that the foundations with a square section performed approximately 14.6% less settlement than the foundations with a circular section.

Keywords

Geocell, Soil improvement, Bearing capacity, Foundation geometry

Geohücre ile Donatılandırılan Zeminlerde Temel Geometrisi ve Boyutlarının Taşıma Gücü Üzerine Etkilerinin Araştırılması

Abstract

Üst yapıdan gelen yükleri kabul edilebilir sınırlar içerisinde deplasman yaparak güvenli bir şekilde taşımak, temel zemininde olması gereken bir özelliktir. Bu şartları taşımayan zeminlerin geoteknik açıdan uygun bir hale getirilmesi için çeşitli zemin iyileştirme yöntemlerine başvurulabilmektedir. Zeminlerin iyileştirilmesinde kullanılan malzemelerden birisi de geohücrelerdir. Geohücreler içine yerleştirilen zemin dolgusu ile sürtünmesinden meydana gelen kenetlenme ile üzerindeki yükleri yayarak, zeminde meydana gelebilecek oturmaları azaltmakta ve taşıma gücünü arttırmaktadırlar. Bu amaçla bu çalışmada geohücre ile donatılandırılmış olan zeminlerde, geohücrenin zemin yüzeyi ile düşey mesafesinin ve üzerine yerleştirilen temel geometri ve boyutlarının taşıma gücü üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda 28x34x10 cm hücre boyutlarına sahip geohücre kullanılmıştır. İlk olarak geohücrenin zemin yüzeyi ile düşey mesafesini belirlemek için üç farklı mesafede arazi deneyleri yapılmıştır. Sonrasında optimum düşey mesafe belirlenerek farklı ebatlarda kare ve daire temeller kullanılarak taşıma gücü ve oturma değerleri araştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre temel boyutlarının artmasıyla birlikte taşıma gücünün arttığı ve oturma değerlerinin azaldığı tespit edilirken, kare kesite sahip temellerin daire kesitli temellere göre yaklaşık olarak % 14,6 daha az oturma gerçekleştirdiği tespit edilmiştir.

Keywords

Geohücre, Zemin iyileştirme, Taşıma gücü, Temel geometrisi

References

• ASTM D1505. (1985). The Density of Plastics by the Density-Gradient Technique. Annual Book of ASTM Standards. USA.
• ASTM D1603. (1983). Standard Test Method for Carbon Black Content in Olefin Plastics. Annual Book of ASTM Standards. USA.
• ASTM D1693. (1980). Standard Test Method for Environmental Stress-Cracking of Ethylene Plastics. Annual Book of ASTM Standards. USA.
• EN ISO 10319. (2015). Geosynthetics – Wide-width Tensile Test. Europeane Norm-International Organization for Standardization.
• ENV ISO 13438. (1999). Geotextiles and Geotextile-Related Products-Screening Test Method for Determining the Resistance to Oxidation. Europeane Norm-International Organization for Standardization.
• Han, J., Yang, X., Leshchinsky, D. and Parsons, R. L. (2008). Behavior of geocell-reinforced sand under a vertical load. Transportation Research Record, 2045 (1), 95-101.
• Hausmann, M. R. (1990). Engineering Principles of Ground Modification. McGraw-Hill.
• Inti, S. and Tandon, V. (2021). Design of geocell reinforced roads through fragility modeling. Geotextiles and Geomembranes, 49 (5), 47 (2), 1085-1094.
• Kargar, M. and Hosseini, S. M. (2017). Effect of reinforcement geometry on the performance of a reduced-scale strip footing model supported on geocell reinforced sand. Scientia Iranica, 24 (1), 96-109.
• Mehrjardi, G. T. and Motarjemi, F. (2018). Interfacial properties of geocell-reinforced granular soils. Geotextiles and Geomembranes, 46 (4), 384-395.
• Mehrjardi, G. T., Behrad, R. and Tafreshi, S. M. (2019). Scale effect on the behavior of geocell-reinforced soil. Geotextiles and Geomembranes, 47(2), 154-163.
• Örnek, M. (2009). Yumuşak kil zeminlerin geogrid donatı ile güçlendirilmesi. (Doktora tezi). Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Adana.
• Tafreshi, S. M., Shaghaghi, T., Mehrjardi, G. T., Dawson, A. R. and Ghadrdan, M. (2015). A simplified method for predicting the settlement of circular footings on multilayered geocell-reinforced non-cohesive soils. Geotextiles and Geomembranes, 43 (4), 332-344.
• Trautmann, C. H. And Kulhawy, F. H. (1988). Uplift load-displacement behavior of spread foundations. Journal of Geotechnical Engineering, 114(2), 168-184.
• TS 1900-1. (2006). İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuvar Deneyleri. Teknik Kurul. Türk Standartları Enstitüsü.
• TS EN 17892-4. (2016). Geoteknik Etüt ve Deneyler- Zemin Laboratuvar Deneyleri. Teknik Kurul. Türk Standartları Enstitüsü
• TS EN ISO 17892-4. (2016). İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuvar Deneyleri. Teknik Kurul. Türk Standartları Enstitüsü.
• Xianrong, W., Xiedong, Z., Yunsheng, Z. and Xiaowei, L. (2021). Fatigue damage characteristics of geocell-reinforced asphalt mixture. Construction and Building Materials, 269, 121252.