A Parametric Study on Design of Cantilever Retaining Walls

Abstract

Retaining walls are mainly used in order to resist lateral earth pressure. If soil or fill material stands with an unstable slope angle, there may be instabilities and shear failures. This situation can be prevented with retaining walls. The change in the width of base required for a safe design with some geometric properties of wall (height of wall, width of wall and height of base) and soil (unit weight and friction angle) is investigated in this study. It is observed that the width of base required to have adequate factor of safety against sliding and overturning increases considerably as height of wall and unit weight of backfill increases. It is also seen that the effect of wall thickness is very small and with increasing unit weight of backfill there is no effect of wall thickness. Increasing friction angle of fill material decreases the required width of base as expected.

Keywords

• Retaining wall,sliding,shear failure,width of base,unit weight of backfill

Konsol İstinat Duvar Tasarımı Üzerine Parametrik Bir Çalışma

Abstract

İstinat duvarları, genellikle yanal toprak basına karşı koymak amacıyla kullanılırlar. Tabii zeminler ve sıkıştırılmış dolgu zeminler; uygun şev açılarına sahip değilse dengede duramayıp göçebilirler. Göçme; uygun şev açıları veya istinat duvarı ile engellenebilir. Bu çalışmada, güvenli bir tasarım için gereken taban genişliğinin, istinat duvarının geometrik özellikleri (duvar yüksekliği, duvar kalınlığı, temel yüksekliği) ve dolgu malzemesinin özellikleri (birim hacim ağırlığı ve içsel sürtünme açısı) ile değişimi araştırılmıştır. Yapılan çalışma neticesinde, kayma ve dönmeye karşı güvenli bir tasarım için gereken taban genişliğinin, artan duvar yüksekliği ve artan dolgu birim hacim ağırlığı ile arttığı görülmüştür. Ayrıca, duvar kalınlığının ve temel yüksekliğinin etkisinin oldukça az olduğu ve artan birim hacim ağırlıkla bu etkinin ortadan kalktığı sonucuna varılmıştır. Artan dolgu içsel sürtünme açısı, beklendiği gibi güvenli bir tasarım için gereken taban genişliğini azaltmaktadır.

Keywords

• İstinat duvarı,kayma,göçme,taban genişliği,dolgu ağırlığı

References

1. Aksoy İH, Haşal ME, 2000. Uçucu Kül – Çimento – Köpük Karışımının Hafif Dolgu Malzemesi Olarak Geoteknik Özellikleri, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
2. Aksoy İH, Horoz Ç, 2007. Haliç Tarama Çamuru-Çimento-Köpük Karışımının Hafif Dolgu Malzemesi Olarak Geoteknik Özellikleri, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
3. Babu, GLS, Basha MB, 2008. Optimum Design of Cantilever Retaining Walls Using Target Reliability Approach, International Journal of Geomechanics. 8(4), 240-252.
4. Bentler JG, Labuz JF, 2006. Performance of a Cantilever Retaining Wall, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 132(8), 1062-1070.
5. Birand A, Ergun U, Erol O, 2002. CE 366 Foundation Engineering I Lecture Notes, Middle East Technical University. Ankara-Turkey.
6. Brooks H, 2013. Basics of Retaining Wall Design, HBA Publications, USA.
7. Carder DR, Symons IF, 1989. Long-term Performance of an Embedded Cantilever Retaining Wall in Stiff Clay, Geotechnique, 39(1), 55-75.
8. Çakır T, Livaoğlu R, 2013. Dolgu-Konsol İstinat Duvarı-Temel/Zemin Etkileşim Sisteminin Dinamik Davranışının İncelenmesi, 18. Ulusal Mekanik Kongresi, 26-30 Ağustos 2013, Celal Bayar Üniversitesi, Manisa.

9. Day WR, 1997. Design and Construction of Cantilevered Retaining Walls. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 2 (1), 16-21.
10. Durgunoğlu T, Tarı T, Çatana MC, 2003. Esnek İstinat Yapılarının Depremde Davranışı. Beşinci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 26-30 Mayıs 2003, İstanbul.
11. Ertuğrul ÖL, Trandafir AC, Özkan MY, 2012. Yanal Zemin Basınçlarının EPS Köpük Kullanımı Vasıtasıyla Azaltılması, İMO Teknik Dergi, 2012, 5885-5901.
12. Fourie AB, Potts DM, 1989. Comparison of Finite Element and Limiting Equilibrium Analyses for an Embedded Cantilever Retaining Wall, Geotechnique, 39(2), 175-188.
13. Goh ATC., 1993. Behavior of Cantilever Retaining Walls, Journal of Geotechnical Engineering, 119 (11), 1751-1770.
14. Güneş BE, Yağız M, Vural İ, 2015. Farklı Yükler Etkisindeki İstinat Duvarlarının Statik Hesapları ve Boyutlandırılması: Sapanca Örneği, ISITES 2015, Valancia, İspanya.
15. Keskin MS, Laman M, 2012. Atık Lastik-Kum Karışımlarının Kayma Mukavemetinin Laboratuar Deneyleriyle İncelenmesi, Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 27(2), 27-36.
16. Ling HI, Yang S, Leshchinsky D, Liu H, Burke C, 2010. Finite-Element Simulations of Full-Scale Modular-Block Reinforced Soil Retaining Walls under Earthquake Loading, Journal of Engineering Mechanics, 136(5), 653-661.
17. Madabhushi SPG, Zeng X, 2006. Seismic Response of Flexible Cantilever Retaining Walls With Dry Backfill, Geomechanics and Geoengineering: An International Journal, 1(4), 275-289.
18. Pei Y, Xia Y, 2012. Design of Reinforced Cantilever Retaining Walls Using Heuristic Optimization Algorithms, Procedia Earth and Planetary Science, 5, 32-36.
19. Tatsuoka F, Tateyama M, Koseki J, 1996. Performance of Soil Retaining Walls for Railway Embankments, Special Issue of Soil and Foundations, 311-324.
20. Teymür B, Ahmedov R, 2012. Çimento – Eps Köpüğü – Kum Karışımının Hafif Dolgu Malzemesi Olarak Geoteknik Özelliklerinin Belirlenmesi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
21. Tezcan SS, 1965. Cantilever Retaining Walls, Civil Engineering, 60(709), 1187-1192.
22. Tripathi A, Jawaid SMA, 2014. Parametrıc Study of A Retaining Wall Under Static & Seismic Loading, Gjesr Research Paper, 1(10), 40-50.
23. Yang KH, Liu CN, 2007. Finite Element Analysis of Earth Pressures for Narrow Retaining Walls, Journal of Geo Engineering, 2(2), 43-52.