Geogrid donatılı istinat duvarı yapımında kullanılan dolgu malzemesinin mühendislik özelliklerinin güvenlik katsayıları üzerindeki etkisi

Yıl 2024, Cilt: 27 Sayı: 5, 1681 - 1695, 02.10.2024

Mustafa Özer , Burak Çelebi

https://doi.org/10.2339/politeknik.1252417

Öz

Bu çalışmada, yapımı tamamlanmış ve hizmete açılmış bir karayolu güzergâhında bulunan geogridle güçlendirilmiş istinat duvarlarına ait tasarım parametreleri kullanılarak dolgu malzemesi için tahmine dayalı olarak seçilen içsel sürtünme açısı ve birim hacim ağırlık gibi parametrelerin geogridin kopmaya ve sıyrılmaya karşı güvenlik katsayıları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda, içsel sürtünme açısı arttığında kopmaya ve sıyrılmaya karşı güvenlik katsayılarında artış meydana geldiği ve sıyrılmaya karşı güvenlik katsayılarının kopmaya karşı güvenlik katsayılarından daha yüksek çıktığı görülmüştür. Bu bakımdan tasarım hesaplarında, kopmaya karşı güvenlik katsayısının daha kritik olduğu ve tasarımı kontrol eden asıl faktörün kopmaya karşı güvenlik katsayısı olduğu sonucuna varılmıştır. Bununla birlikte, sıyrılmaya karşı güvenlik katsayısının kopmaya karşı güvenlik katsayısına kıyasla içsel sürtünme açısının değişimlerinden daha fazla etkilendiği görülmüştür. Örneğin, içsel sürtünme açısında %15’lik bir artış, kopmaya karşı güvenlik katsayısında yaklaşık %30 oranında bir artışa neden olurken, sıyrılmaya karşı güvenlik katsayısında, z = 1,2 m’de yaklaşık %310, z =10 m’de ise yaklaşık %60’lık bir artışa neden olmuştur. Dolgu malzemesinin birim hacim ağırlığındaki değişimlerin kopmaya ve sıyrılmaya karşı güvenlik katsayıları üzerindeki etkisinin yüksek olmadığı (sırasıyla yaklaşık %10 ve %3) görülmüştür. Kendi aralarında kıyaslandığında, dolgu malzemesinin birim hacim ağırlığındaki değişimlerin, kopmaya karşı güvenlik katsayısı üzerindeki etkisinin sıyrılmaya karşı güvenlik katsayısı üzerindeki etkisinden daha yüksek olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Geogrid, istinat duvarı, geogrid donatılı duvar, toprakarme duvar

Teşekkür

Yazarlar, proje bilgilerini paylaşan YMN Mühendislik Sanayi Tic. Ltd. Şti.'ye teşekkür ederler.

The effect of engineering properties of the backfill material used in the construction of geogrid-reinforced retaining wall on factors of safety

Öz

In this study, the effects of the parameters such as angle of internal friction and unit weight, which are selected based on the estimate for the filling material, on the factor of safety of the geogrid against rupture and pullout were investigated by using the design parameters of the geogrid-reinforced retaining walls on a highway that was completed and put into service. As a result of the analysis, it was observed that when the angle of internal friction increased, the factor of safety against rupture and pullout increased and the factor of safety against pullout were higher than the factor of safety against rupture. In this respect, it was concluded that the factor of safety against rupture is more critical in the design calculations and the main factor controlling the design is the factor of safety against rupture. However, it was observed that the factor of safety against pullout was more affected by the changes in the angle of internal friction compared to the factor of safety against rupture. For example, a 15% increase in the angle of internal friction results in an increase of approximately 30% in the factor of safety against rupture, whereas it caused an increase of approximately 310% at z = 1.2 m and approximately 60% at z =10 m in the factor of safety against pullout. It was observed that the effect of the changes in the unit weight of the filling material on the factor of safety against rupture and pullout of the geogrid was not considerable (about 10% and 3%, respectively). When compared among themselves, it was seen that the effect of the changes in the unit weight of the filling material on the factor of safety against rupture was higher than the effect on the factor of safety against pullout.

Anahtar Kelimeler

Geogrid, istinat duvarı, geogrid donatılı duvar, toprakarme duvar

Kaynakça

• [1] TS EN ISO 10318, “Geosynthetics - Part 1: Terms and Definitions”, Türk Standardları Enstitüsü, Bakanlıklar/ANKARA, (2015)
• [2] ASTM Standard D4439, " Standard Terminology for Geosynthetics", ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015, DOI: 10.1520/D4439-15, www.astm.org, (2015)
• [3] IGS (International Geosynthetics Society). “Recommended Descriptions of geosynthetics Functions, Geosynthetics Terminology, Mathematical and Graphical Symbols”, South Carolina/ U.S.A., (2009)
• [4] Koerner, R.M., “Designing with Geosynthetics”, Fifth Ed., Prentice-Hall, Inc., New Jersey, U.S.A. (2005)
• [5] Shukla, S. K., and Yin, J-H., “Fundamentals of Geosynthetic Engineering”, Taylor & Francis Group, London, UK. (2006).
• [6] Özer, M., “Jeosentetikler ve mühendislik uygulamalarında kullanımları”, Yer Mühendisliği, Yıl 4, Sayı 8, s.16-23, Ocak-Nisan (2017)
• [7] Das, B. M., Atalar, C., “Developments in the Use of Geogrids in Railroad Beds and Ballast Construction-A Review”, 5. Ulusal Geosentetikler Konferansı, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul, s. 1-21, 24-25 Mayıs (2012)
• [8] Elias, V., Christopher, B.R. and Berg, R.R., “Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes, Design & Construction Guidelines”, FHWA-NHI-00-043, National Highway Institute, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, D.C. 394 p. (2001)
• [9] Güler, E., “Geosentetik Donatılı İstinat Duvarı (Geoduvar) Bir Şartname Taslağı”. G2 İkinci Ulusal Geosentetikler Konferansı, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul, s. 221-227, 16–17 Kasım (2006).
• [10] Güler, E., “Geoteknik Mühendisliğinde Yeni Bir Devir Başlatan Malzeme: Geosentetikler”, Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği 15. Ulusal Kongresi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara. s.1-35, 16 - 17 Ekim (2014)
• [11] Holtz, R.D., Christopher, B.R., and Berg, R.R., “Geosynthetic Design and Construction Guidelines”, FHWA-NHI-07-092, National Highway Institute, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, D.C. 592 p. (2008)
• [12] Kaba, E., Türköz, M., “Heyelan stabilizasyonunda rijit ve geosentetik donatılı duvarların karşılaştırmalı analizi ve bir uygulama”, Eskişehir Teknik Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi B- Teorik Bilimler, 7(2), 146-158, (2019), https://doi.org/10.20290/estubtdb.506749
• [13] Yumurtaş, H.İ., Keskin, İ., Aydın, U., “Geosentetik Donatılı İstinat Duvarı ile Betonarme İstinat Duvarının Karşılaştırmalı Analizi: Kastamonu-Karabük Karayolu Örneği”, BŞEÜ Fen Bilimleri Dergisi, 9(1), 225-240, (2022), https://doi.org/10.35193/bseufbd.1006040
• [14] Das, B.M., “Principles of Foundation Engineering”, Seventy Edition, Cengage Learning, Stamford,, USA, (2011).
• [15] Budhu, M., “Soil Mechanics and Foundations”, 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc., USA, (2011)
• [16] Berg, R.R., Christopher, B.R., and Samtani, N.C., “Design of Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes – Volume I”, FHWA-NHI-10-024, National Highway Institute, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, D.C. 306 p. (2009)
• [17] Koerner, R.M., Koerner, G.R., “Reduction Factors (RFs) Used in Geosynthetic Design”, GSI White Paper #4, Geosynthetic Institute, USA, (2007)
• [18] Özer, M., “Determination of the relationship between geogrid aperture size and aggregate particle size”, Arabian Journal of Geosciences, 14:3, (2021) https://doi.org/10.1007/s12517-020-06210-z