Analysis of tie back sheet pile walls in granular soils

Abstract

ÖZET Bu tezin amacı, granüler zeminlerdeki ankrajlı çelik palplanş perdelerin analiz ve projelendirilmesinde gerekli olan parametrele rin ve grafiklerin hazırlanması ve yaklaşık altmış yıllık kulla nım mazisi olan ankrajlı iksa perdelerinde günümüzdeki teorik ve pratik metodların takdim edilmesidir. Bu sistemlere ait geoteknik literatürün özet ve sentezi çalışmaya eklenmiş olup, ankraj tekni ğinin, palplanş perdelerin kohezyonsuz zeminlerde projelendirilmesi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sonlu elemanlar metodunun ankrajlı çelik palplanş perdelerin analizindeki kullanım kolaylığı ve uygunluğu dünyaca kabul edilmiş olup, tezdeki projelendirme eğrilerinin çizilmesinde bu nümerik tek- nikden f aydalanılmıştır. Birinci bölüm konuya genel bir giriş mahiyetindedir; ikinci bölüm ise ankrajlı palplanş perdelerinde günümüze kadar yapılmış o lan teorik ve pratik çalışmaları ihtiva etmektedir. Üçüncü bölüm bu sistemlerin analitik çözümlerini dikkate almakta olup, bu tip yapı ların davranışlarının tahmininde kullanılan klasik metodları izah etmektedir. Dördüncü bölüm, matrix metodları ihtiva eden sonlu e lemanlar metodunun formülasyonu analizindeki teori ve yöntemleri a çıklamaktadır. Beşinci bölüm, sonlu elemanlar metodunun ankrajlı çelik palplanş perdelere uygulanışını izah etmekte olup, analitik ve sonlu elemanlar metodu çözümlerinin karşılaştırmaları ile takviye edilmiştir. Özellikle dikkat çeken bölümler, kohezyonsuz zeminlerde ankrajlı çelik palplanş perdelerin projelendirme eğrileri için ya pılan parametrik çalışmadaki bilgisayar sonuçlarının izah ve değer lendirmelerini ihtiva eden altıncı ve yedinci bölümlerdir. Sekizinci bölümde, sonlu elemanlar metodu çözümleri, literatürdeki model deney sonuçları ve vaka analizleri ile karşılaştırılmıştır. Son bölüm ise bu tezde yapılmış olan çalışmaların özet ve sonuçlarını kapsamakta dır. Tezde genel olarak SI birimi kullanılmıştır, fakat yıllar bo yu yapılan araştırmalarda SI biriminden farklı birimlerden faydala nılmış olduğundan, bu çalışmalardaki orijinal birimler muhafaza e dilmiştir. Daha detaylı bilgi gereksinimleri için referans verilmiştir. Özet olarak bu çalışma, ankraj destekli yapılar konusunda ge nel bir sentez vermekte ve granüler zeminlerde ankrajlı çelik palp lanş perde projelendirmesi için gerekli parametreler ve grafikleri ihtiva etmektedir.

ABSTRACT The primary purpose of this thesis is to provide the basic parameters and design charts necessary in the analysis and design of anchor supported sheet pile walls in granular soils and to present the current state - of - art and state - of - practice methods in tie back walls which are in use for nearly sixty years. Condensation and synthesis of the geotechnical literature on these ground anchoring systems are supplemented and the essential emphasis is directed towards the parametric studies for the influence of anchor technique on the prediction of sheet pile wall behaviour and on the design of these structures in cohesionless medium. It is recognized worldwide that the finite element method (FEM) helps significantly to the analysis of tie back sheet pile problems and this numerical procedure has been used to generate the design curves in this thesis. The first chapter presents an overall introduction to the subject and the second chapter is designed to review the previous state - of - art studies both in theoretical and practical aspects including the forces and deformations about the tie back walls and braced excavations together with the comparison of theoretical and experimental results. Chapter 3 considers the analytical solution to the tie back sheet pile walls and this chapter is hoped to be of assistance in illustrating the classical methods used to predict the range of behaviour exhibited by these kind of structures. The fourth chapter gives the fundamental back ground theory and procedure for formulations of the FEM involving matrix methods. Chapter 5 describes application of the FEM to the tie back sheet pile walls and braced excavations supplemented with the comparison of analytical and FEM solutions. Especially noteworthy are the detailed chapters 6 and 7 on the interpretation and evaluation of computer results in the parametric studies for the design curves of tie back sheet pile walls in cohesionless soils. In Chapter 8, the FEM solutions are compared with the results of the model tests and case studies for granular soils. The remaining chapter is the summary and conclusions of the studies made in this thesis. Whereever possible, SI units have been used in the thesis, but since many researches developed over years have been made using units other than those of the SI, the original units in these materials have been retained in many cases. References have been provided to locate any further details. It is believed and expected that this study will present an overall review of knowledge of the anchor supported structures and provide necessary parameters and design charts for the analysis of tie back sheet pile walls in granular soils.