Analysis of Mechanically Stabilized Earth Wall, Reinforced Earth Structures

Ing. Eren Balaban

Doctoral thesis

Abstract:

There is an increasing interest on environmental concern all around the world. Waste management or storage of wastes takes attention of civil engineers to design environment friendly structures. Developing world increased mobility of people all around world and transportation of goods. Tires are used on vehicles which are used transportation of goods and people. When tires come to end of their life cycle, storage of them becomes huge problem. They are cut into small pieces to use in civil engineering applications such as production of asphalt concrete, concrete. Another usage area of scrap tire is a fill material in geotechnical engineering structures, such as retaining walls and embankment. In this study, tire chips are mixed with sand and clay and their mixtures at a range of 10%, 20% and 30% by weight in order to produce lightweight backfill. In order to determine strength parameters of mixed soils, direct shear tests are performed. Results of direct shear test is modelled on finite element code. Reinforced earth walls are designed using federal highway administration (FHWA) method using direct shear test results for sand, clay, sand tire crumb mixture and clay tire crumb mixture backfills. Designed walls are constructed at laboratory and tested with a loading plate. Another aspect of design of reinforced earth structures consist of effect of foundation layers, because design codes do not consider foundation layers? effect into consideration. Finite element analysis is conducted for different foundation layer properties for reinforced earth wall with different backfills. Results of this study showed that, tire crumbs can be considered as a backfill material and performance of reinforced earth wall depends on properties of foundation soils.

Abstract:

Na celém světě roste zájem o životní prostředí. Stavební inženýři navrhují konstrukce, které jsou šetrné k životnímu prostředí s využitím druhotného materiálu z odpadového hospodářství. Z důvodu rychlého rozvoje technologií dochází ke zvýšení přepravy zboží a mobility lidí na celém světě. Pneumatiky, které se využívají v automobilovém průmyslu se stávají na konci své životnosti velkým problémem. Při nevhodné formě likvidace mají nepříznivý dopad na přírodu a životní prostředí. V současné době jsou dnes při recyklaci pneumatiky ve stavebnictví využity v podobě pryžového granulátu, který se přidává jako příměs do asfaltových směsí. Další využití je možné definovat v oblasti lehkých zásypů geotechnických konstrukcí při výstavbě opěrných zdí a zemních násypových těles. Ve své práci se zabývám využitím pryžového granulátu, který je v kombinaci s pískem a jílem míchán v poměrech 10%, 20% a 30%, pro vytvoření lehkého zásypu. Pro stanovení nutných parametrů smykové pevnosti vytvořeného lehkého zásypu byly provedeny a vyhodnoceny krabicové smykové zkoušky a stanoveny základní fyzikálně mechanické vlastnosti testovaného materiálu. Získané výsledky přímého měření smykové pevnosti byly porovnány s modely vytvořenými metodou konečných prvků. Pro návrh zemních konstrukcí byly využity předpisy (FHWA), které definují užití pryžového granulátu se zeminou pro oblasti vyztužených zemních těles v návaznosti na parametrech smykové pevnosti zeminy. V laboratoři Výukového a výzkumného centra v dopravě (VVCD), Dopravní fakulty Jana Pernera byly testovány fyzikální modely navržených zemních těles, kde pro zatěžování a stanovení modulu přetvárnosti byla využita metoda statické zatěžovací zkoušky. Pro rozdílné hodnoty poměru vyztužení granulátu a zeminy byly výsledky získané z fyzikálních modelů analyzovány a porovnány s výsledky modelů vytvořených pomocí metody konečných prvků. Dosažené výsledky svědčí o tom, že lze pryžový granulát mísený se zeminou využít při stavbě vyztužených zemních konstrukcí v oblasti dopravního i pozemního stavitelství.

Keywords

Písek, jíl, drť a granulát z pneumatik, vyztužená zemní konstrukce, geosyntetika, zakládání staveb, krabicová smyková zkouška

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 7. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Aleš Šmejda, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Transport Engineering

Doctoral programme / field:
Technique and Technology in Transport and Communications / Transport Means and Infrastructure