Kohezyonlu geri dolgulu rijit istinat duvarına etkiyen yanal toprak basıncının dinamik koşullar altında incelenmesi

Bu araştırma kapsamında, özellikle 8 m yüksekliğinde ve yatay yüzeyli ağırlık duvarları olarak dört model rijit istinat duvarı tasarlandı. Geri dolgu malzemesi olarak kohezyonu = 20 kN/m2, birim ağırlığı = 17 kN/m3 ve sürtünme açısı = 25o olan kil zemin kullanıldı. Temel zemini, kohezyonu = 0 kN/m2, birim ağırlığı = 18 kN/m3 ve sürtünme açısı = 30o olan kum alındı. Duvarın arkasında ek yanal su basıncını önlemek için etkili ve uygun bir drenaj sisteminin varlığı kabul edildi. Bu duvarlar için yanal toprak basınçları hem statik hem de dinamik koşullarda hesaplandı. Bu basınçlara dayanarak, duvarların boyutları tasarlandı. Statik koşul için, kohezyonlu zeminler için Rankine yöntemi kullanıldı. Dinamik koşul ile ilgili olarak, Nakajima ve diğerleri (2023) tarafından yayımlanan yeni bir yaklaşım olan yöntem kullanıldı. Bu yöntem, sismik aktif toprak basınçlarının hesaplanmasına zemin kohezyonunu dahil etmekte olup yüksek sismik yüklemelerin söz konusu olduğu durumlar için uygulanabilen modifiye Mononobe-Okabe yöntemi ile birleştirilmiştir. Dört istinat duvarı modelinden ilki, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) tarafından tanımlanan yatay sismik katsayı kh kullanılarak dinamik koşullar altında tasarlandı. İlk modelde, geri dolgu toprağında ek yük dikkate alındı, ikinci modelde ise alınmadı. Kalan iki model, Amerikan Karayolları ve Ulaştırma Devlet Daireleri Birliği (AASHTO) tarafından verilen yatay sismik katsayı kh kullanılarak tasarlandı; üçüncü modelde duvarın arkasındaki toprağa ek yük dahil edilirken, dördüncüde bu yapılmadı. Bu, duvarın boyutlarına ve yanal yer değiştirmelere ek yükün etkisini değerlendirmek ve sismik katsayıların Türk veya AASHTO standartlarından alınıp alınmamasına göre tasarımdaki farklılıkları incelemek için yapıldı. Ayrıca, hem statik hem de dinamik durumlar için dört tasarımın tümü için stabilite analizleri yapıldı ve bunlar, ilk iki tasarım için Türk standardına, son iki tasarım için ise AASHTO standardına göre belirlenen devrilme, kayma ve taşıma kapasitesi ile ilgili güvenlik faktörleri ile karşılaştırıldı, bu kontroller için kullanılan denklemler Das ve Sivakugan (2018)'den alındı. Ayrıca, statik ve dinamik yer değiştirmeleri hesaplamak için Plaxis 2D yazılımı 2024 sürümü kullanıldı ve bu sonuçlar, takip edilen tasarım standartlarına göre izin verilen sınırlarla karşılaştırıldı. Sonuçlar, bu killi zeminin istinat duvarlarının arkasında kullanım için uygun olmadığını doğruladı, tasarımların boyutları nispeten büyük olduğu için, uygun bir drenaj sistemi olduğu varsayımına dayanarak yanal su basıncı dikkate alınmadı. Ayrıca, Türk standartları ile AASHTO arasındaki karşılaştırmalar, yatay sismik katsayı kh açısından bir fark gösterdi; Türk standardından elde edilen kh, %40 daha büyük olup, dinamik yanal basıncı etkiledi ve bu, ilk iki tasarımda son iki tasarıma göre daha büyüktü. Sonuç olarak, ilk iki tasarımın boyutları (taban genişliği) son iki tasarımdan yaklaşık %20 daha büyüktü. Dolayısıyla, Türk standardının kh hesaplamasında muhafazakar olduğu söylenebilir. Araştırma, bu xxvi duvarların tasarımında dinamik hesaplamaların dahil edilmesinin önemini de vurguladı, çünkü sismik kuvvetlerin istinat duvarlarına ve yanal aktif toprak basınçlarına önemli etkisi bulunmaktadır. Ayrıca, Plaxis 2D yazılımından elde edilen yer değiştirme sonuçları, duvar gerekiyorsa veya üzerine ek yük eklenecekse kullanılan doğal zeminin iyileştirilmesi gerekliliğini gösterdi.