A parametric study on the behaviour of mechanically stabilized earth (MSE) wall using finite element method

Abstract

Mekanik olarak stabilize edilmiş dolgu duvarlar, geleneksel olarak kullanılan ağırlık duvarlarına göre basit yapım teknikleri, estetik açıdan görüm ve maliyet açısından daha iyi çözümler sunar. Bu çalışma güçlendirilmiş istinat duvarlarının analizini sunmaktadır. PLAXIS 2D lisanslı sonlu elemanlar programı kullanılarak mekanik olarak stabilize edilmiş dolgu duvarların mühendislik özellikleri ve bu duvarların davranışında etkili olan çeşitli parametreler incelenmiştir. Donatı uzunluğu, donatı tabakaları arasındaki dikey boşluklar, donatının sertliği, duvar yüksekliği,yüzey elemanlarının kalınlığı, trafik yükünün pozisyonu ve güçlendirilmiş zeminin tipi gibi geometrik parametreler analiz edilmiş ve etkiyen yüklerin donatılar ve duvar deformasyonları üzerinde ki etkileri incelenmiştir.Sonuçlar göstermiştir ki; etkiyen yükler genellikle donatı uzunluğundan, donatı sertliğinden ve yüzey elemanlarını kalınlığından bağımsızdır. Genellikle eksenel kuvvetler, duvar yüksekliğinin, geogrid tabakalar arasında ki dikey boşlukların ve dolgu zeminin içsel sürtünme açısının artmasıyla artış göstermiştir. Duvar deformasyonları genellikle geogrid uzunluklarına bağlı olmakta ve L/H oranı 0.7 olduğunda kabul edilebilir sonuçlar elde edilebilmektedir. Duvar deformasyonları ayrıca, geogrid sertliğinin artışına bağlı olarak azalma eğilimi göstermiştir ve bundan dolayı kullanım için yüksek dayanımlı geogridler önerilmiştir. Bunlara ek olarak, geogrid tabakalar arasında ki dikey boşluklar yatay yöndeki deformasyonlarda da etkili olmuştur ve minimum değer olarak bu dikey boşluklar 0.5 m olarak, mekanik olarak stabilize edilmiş dolgu duvarların tasarımında kullanılabileceği önerilmiştir.

Mechanically stabilized earth (MSE) walls offer simple construction techniques, pleasing aesthetics, and cost-effective solutions as an alternative to conventional gravity walls.This dissertation presents the analysis of reinforced soil retaining walls were carried out to review the engineering properties of the MSE wall and perform parametric studies various factors that may govern the behaviour of the MSE wall by using finite element program PLAXIS 2D. The geometric parameters such as reinforcement length, vertical spacing between the reinforcement layers, reinforcement stiffness, wall height, face element thickness, position of traffic load, and finally the type of reinforced soil were examined to investigate their effects on the forces developed in the reinforcement and the wall deformation. It is shown that the forces developed are largely independent of reinforcement length, reinforcement stiffness, and face element thikness. Generally, axial force increases with increasing the wall height, vertical spacing between the geogrid layers, and angle of internal friction for backfill soil. While, wall deformation are largely dependent on geogrid length and an acceptable resultes were obtained when using L/H equal to 0.7. Wall deformation also decreasing with increasing geogrid stiffness and therfore geogrid with higher strength is recomended to be used. Beside, the vertical spacing (Sv) between geogrid layers which also affect on the horizontal deformation and the minimum value can be used in the design of MSE walls equal to 0.5 m.