Physical and Numerical Investigation of Flip Anchors

Abstract

Darbeli zemin ankrajlarının çekme kapasitesinin anlaşılması, şev stabilitesinin korunması açısından çok önemlidir. Bu çalışma, üç farklı zemin tabakasına sürülen iki farklı darbeli zemin ankrajının sahada yapılan çekme testlerinden elde edilen bulguları sunmayı amaçlamaktadır. Her iki ankrajın yapımında da galvanizli çelik döküm malzeme kullanılmıştır. Büyük darbeli zemin ankrajı (FPA-I) ağırlığı 10 kg, küçük darbeli zemin ankrajı (FPA-II) ağırlığı ise yaklaşık 5 kg'dır. FPA-I, önce 1.5 metre derinlikteki killi kum kum tabakasına, ardından 2.5 metre derinlikteki siltli kum tabakasına ve son olarak 3,25 metre derinlikteki düşük plastisiteli kil tabakasına dikey olarak sürüldü. Daha sonra, FPA-II ankrajı dikey olarak 1.5 metre ve 2.5 metre derinliğine kadar sürüldü. Darbeli zemin ankrajı yeterli toprak basıncının üzerlerine etki etmesine izin verecek şekilde döndürüldü. Çekme testleri ile farklı derinliklerdeki iki farklı tasarıma sahip darbeli zemin ankrajının maksimum çekme direnci belirlendi. Darbeli zemin ankrajları daha sonra saha testlerinden elde edilen verilere dayalı olarak piyasada bulunan bir sonlu elemanlar programı (PLAXIS-2D) kullanılarak modellenmiş ve sahadan elde edilen nihai çekme dayanımları sayısal analiz için uygulanan çekme yükü değerleri olarak kullanılmıştır. Sayısal analiz sonucunda, darbeli zemin ankrajlarını çevreleyen zeminin üst ve alt kısımlarında hem yer değiştirmeler hem de toplam asal gerilmeler elde edilmiştir. Saha deneylerinden ve sayısal analiz sonuçlarından elde edilen ana bulgular, darbeli zemin ankrajlarının çekme davranışının her zemin profilinde farklı davranış sergilediği ve yüzeye yakın zemin profilindeki asal gerilme ve yer değiştirmeden etkilendiği sonucuna varılmıştır.

The tensile capacity of driven earth anchors is important in maintaining slope stability. This study aims to summarize the results of field pull-out experiments conducted on two types of driven earth anchors that were installed in three different soil layers. The galvanized cast steel material was used in the construction of driven earth anchors. The large driven earth anchor (FPA-I) weighed 10 kg, while the small driven earth anchor (FPA-II) weighed approximately 5 kg. The FPA-I anchor was initially driven vertically into the clayey sand layer at a depth of 1.5 m, followed by the silty sand layer at a depth of 2.5 m, and ultimately the low-plastic clay layer at a depth of 3.25 m. FPA-II anchor was then driven vertically to a depth of 1.5 m and 2.5 m. The flip anchor heads were then rotated to allow sufficient earth pressure to act on them. Pull-out tests determined the maximum tensile resistance of two differently designed flip anchors at different depths. The flip anchors were then modeled using a commercially available finite element program (PLAXIS-2D) based on the data obtained from the field pull-out tests, and the ultimate tensile resistances obtained from the field were used as the applied tensile load values for the numerical analysis. As a result of the numerical analysis, both displacements and total principal stresses were obtained at the top and bottom of the soil surrounding the flip anchors. The main findings from the field tests and numerical analysis results are that the behavior of flip anchors exhibit different behavior in each soil profile and is affected by the principal stress and displacement in the soil profile near the surface.