Investigation of the Contribution of First Row Rock Anchors to the Retaining System by Variation of Anchor Bond Length

Öz

In deep foundation excavations, inclined, prestressed soil/rock anchors are commonly used as lateral support elements. During the construction of multi-row anchored excavation systems, sometimes it may not be possible to manufacture anchors in the first row. This situation is often encountered in the production of rock anchors. The presence of discontinuities, karstic voids, and/or historical water channels in the rock environment where these anchors will be manufactured, hinders the injection of the anchor bond length. Additionally, the presence of hard rock units or igneous intrusions in the rock environment prevents the anchor hole from being drilled to the desired length. The application of anchors that could not be drilled to the desired length or those that could not achieve the desired quality of bond zone injection is canceled and usually left as an empty hole. In this study, the usability of canceled rock anchors in the first row, as at least anchors with a short bond length has been investigated. A rock anchor designed to support a 5.0-meter excavation pit to be created in a weathered rock environment, with a prestressing load of 500 kN and a bond length of 6.0 meters, was analyzed using Plaxis 3D software for situations with shorter bond lengths. Accordingly, the function of the related rock anchor can also be fulfilled by an anchor with a bond length of 4.0 meters. When the bond length is 4.0 meters, the entire anchor bond length operates at full efficiency. In anchors with bond lengths smaller than 4.0 meters, the prestressing load of 500 kN causes pull-out failure. However, for example, an anchor with a bond length of 2.0 meters continued to contribute to the overall stability of the retaining system under the effect of a prestressing load of 250 kN.

Anahtar Kelimeler

• Retaining wall
• Rock anchor
• Anchor bond length
• Efficiency
• Plaxis 3D
• Overall slope stability

İlk Kademe Kaya Ankrajlarının İksa Sistemine Katkısının Ankraj Kök Boyu Değişimi İle İncelenmesi

Öz

Derin temel çukuru kazılarında, yatay destek elemanı olarak eğimli, öngermeli zemin/kaya ankrajları yaygın olarak kullanılmaktadır. Çok sıra ankrajlı iksa sistemlerinin inşaası sırasında, bazen ilk kademede bulunan ankrajların imalatı mümkün olmamaktadır. Bu durum genellikle, kaya ankrajlarının üretiminde karşılaşılır. Bu ankrajların imal edileceği kaya ortamında, ayrışma süreksizliklerinin, karstik boşlukların ve/veya tarihi su kanallarının olması, ankrajın kök enjeksiyonunun yapılmasına engel olmaktadır. Ayrıca, kaya ortamındaki sert birimlerin veya magmatik sokulumların varlığı ankraj delgisinin istenilen uzunlukta yapılmasına mani olmaktadır. İstenilen uzunlukta delinememiş veya istenilen kalitede kök enjeksiyonuna sahip olamayacağı düşünülen ankrajların uygulaması iptal edilmektedir ve genellikle boş bir delgi çukuru olarak bırakılmaktadır. Bu çalışmada, ilk kademede bulunan iptal edilmiş kaya ankrajlarının en azından kısa köklü ankrajlar olarak kullanılabilirliği incelenmiştir. Ayrışmış kaya ortamında oluşturulacak 5.0 metre’lik bir kazı çukurunu desteklemek üzere tasarlanmış, 500 kN öngerme yüküne ve 6.0 metre kök uzunluğuna sahip bir kaya ankrajının, daha kısa kök uzunluklarına sahip olduğu durumlar Plaxis 3D yazılımı ile analiz edilmiştir. Buna göre, ilgili kaya ankrajının işlevi, 4.0 metre kök uzunluğuna sahip ankraj tarafından da karşılanabilmektedir. Kök uzunluğunun 4.0 metre olduğu durumda ankraj kökünün tamamı tam verimle çalışmaktadır. 4.0 metreden daha kısa kök boyuna sahip ankrajlarda, 500 kN’luk öngerme yükü sıyrılma yenilmesine sebep olmaktadır. Fakat, örneğin, 2.0 metre kök uzunluğuna sahip bir ankraj, 250 kN’luk öngerme yükü ile iksa sisteminin toptan göçme güvenlik katsayısını arttırarak, iksa sistemine katkı vermeyi sürdürmüştür.

Anahtar Kelimeler

• İksa perdesi
• Kaya ankrajı
• Ankraj kök boyu
• Verim
• Plaxis 3D
• Toptan göçme

Kaynakça

1. FHWA-IF-99-015 (1999). Geotechnical engineering circular no.4: ground anchors and anchored systems. U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration. Washington DC.
2. Barley, A.D. (1995). Anchors in theory and practice. International Symposium on Anchors in Theory and Practice. -Saltzburg, October 1995.
3. Woods, R.I., & Barkhordari, K. (1997). The influence of bond stress distribution on ground anchor design. ICE Conference and Anchored Structures. London, March 1997.
4. Ostermayer, H. (1974). Construction carrying behaviour and creep characteristics of ground anchors. ICE Conference on Diaphragm Walls and Anchorages. London.
5. Sefi, F. (2014). Yarı-top-down inşaat yönteminin çok sıra ankrajlı iksa üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.
6. Yıldız, Ö., & Berilgen, M.M. (2020). Artificial neural network model to predict anchored pile-wall displacements on İstanbul greywackes. Teknik Dergi, 584, 10147-10166.
7. Rankine, W.J.M. (1857). On the Stability of Loose Earth. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 147:9–27, 1776-1886.
8. Terzaghi, K., & Peck, R.G. (1967). Soil Mechanics in Engineering Practice. John Wiley & Sons, Inc., New York.

9. Peck, R.B. (1969). Deep Excavations and Tunneling in Soft Ground, State of Art Report. Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 225-290. Mexico City, Mexico.
10. Çınar, A. (2010). Trakya formasyonunda yapılan öngermeli ankrajlı derin kazıların sonlu elemanlar ile modellenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.