Dynamic behaviour of geogrid reinforced segmental block walls under earthquake loads

Abstract

Bu çalışma geogrid donatılı istinat duvarlarının sismik performansını araştırmaktadır. Bu amaçla, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırması Enstitüsü'nde bulunan sarsma tablasında dört farklı ½ ölçekli geogrid donatılı istinat duvar modeli test edilmiştir. Her bir duvara zeminde ve cephe bloğundaki ivmeleri ölçebilmesi için 9 adet akselerometre ve cephe elemanlarındaki deplasmanları ölçebilmesi için ise 6 adet lazer deplasman sensörleri yerleştirilmiştir. Ayrıca geogrid donatılar üzerindeki çekme gerilmelerini ölçebilmek için üç adet donatı tabakasına gerinim pulları yerleştirilmiştir. Hazırlanan model duvarların yüksekliği 1.9 m.'dir ve her bir duvar El Centro, Izmit ve Sakarya deprem hareketleri ile sarsılmıştır. Artan yatay ivme, donatı uzunluğu ve rijitliği, dolgu malzemesi tipi ve duvar eğiminin ölçülen parametreler üzerine etkisi analiz edilmiş ve sunulmuştur.Bu çalışmadaki deneysel çalışma inşaat sırasında ve aşırı sismik durumlarda geogrid donatılarda ortaya çıkan gerilmeler ve cephe deplasmanları hakkında daha iyi bir yaklaşım sağlamaktadır. Ek olarak, deney sonuçlarının geogrid donatılı istinat duvarları için mevcut NCMA ve FHWA tasarım metodolojileri ile uygun olup olmadığı araştırılmış ve sonuçlar ortaya konulmuştur. Deneylerden elde edilen kalıcı deformasyonlar ve donatı çekme gerilmeleri Newmark yerdeğiştirme metodu ve NCMA ve FHWA tasarım şartnameleri ile karşılaştırılmıştır.Mevcut tasarım şartnamelerine uygun olarak tasarlanan Geogrid donatılı istinat duvarları deprem yüklerine karşı çok iyi direnç göstermektedir. Duvarlar uygulanan aşırı yatay ivmelere (örnek olarak pik yatay ivmeler 0.97 g'ye kadar çıkmıştır) karşın stabil kalmayı başarmıştır. Bu çalışmada tasarlanmış dört duvar da sismik kuvvetler altında oldukça iyi performans göstermiştir. Yüksek yatay ivmeler uygulandığında bile duvarlarda herhangi bir stabilite problemi oluşmamıştır. Geogrid donatılı duvarlarda aşırı deprem yükleri altında minimum kalıcı deformasyon ve kabul edilebilir maksimum deformasyon oluşmuştur.

This study investigates the seismic performance of geogrid reinforced segmental block walls. For this purpose, shaking table tests were performed on four ½ reduced-scale geogrid reinforced segmental block walls at Bogazici University Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute. The walls were instrumented by installing 9 accelerometers to measure the accelerations within the soil and facing blocks, 6 linear laser displacement sensors to measure the displacement of facing blocks. Additionally, the strain gages were installed on the three geogrid reinforcement layers to measure the reinforcement strains. The heights of the models were 1.9 m and each wall was excited with El Centro, Izmit and Sakarya earthquake motions. The effect of increasing horizontal base acceleration, reinforcement length and stiffness, backfill material type, facing batter (inclination) on measured parameters under seismic excitation are analyzed and presented.The experimental work in this study helps to develop a better understanding of the tensile stress-strains generated in geogrid reinforcement and facing displacements of georid reinforced soil walls during construction and extreme seismic excitations. Additionally, whether the experimental results are in accordance with the current NCMA and FHWA design methodologies for reinforced soil retaining walls are investigated and conclusions are drawn. The results obtained from experiments, permanent displacements and geogrid reinforcement tensile loads obtained from experiments are compared with Newmark?s displacement method and NCMA and FHWA design methodologies respectively.The geogrid reinforced segmental block walls designed according to current specifications showed a very good resistance to earthquake loading conditions. They remained stable even under extreme lateral accelerations (peak lateral acceleration values up to 0.97 g). All four wall configurations designed in this study showed very successful behavior. No stability problem occurred even under extreme lateral accelerations. The Geogrid Reinforced Segmental Block Walls showed minimal residual deformations and acceptable maximum deformations under extreme lateral earthquake accelerations.