V horninovém inženýrství se geomřížím používaným k vyztužování zemin věnuje stále větší pozornost a jejich využití je stále širší.
Hlavním účelem geomříží je zlepšení technických vlastností zeminy a její zpevnění a stabilizace.
Výběr správné geomříže pro váš projekt je zásadní pro zajištění dlouhodobé životnosti a nákladové efektivity. Při výběru správné geomříže pro konkrétní aplikaci je třeba zvážit několik klíčových faktorů:
- Požadavky na technický návrh
- Výběr specifikací
- Výběr materiálů
- Vliv výrobního procesu
- Strukturální forma
- Metoda zkoušky pevnosti výrobku
Požadavky na inženýrské navrhování zemin vyztužených geomřížemi
Prvním krokem při výběru správné geomříže je jasná definice typu projektu a jeho zamýšleného použití.
Geomříže se používají v různých projektech, včetně výstavby silnic, zpevňování náspů, stabilizace svahů a výstavby opěrných zdí.
Různé aplikace mohou vyžadovat geomříže se specifickými charakteristikami a vlastnostmi, aby splňovaly požadavky projektu.
Geomříže se obecně dělí podle struktury mřížky na dvouosé a jednoosé.
Jednoosé geomříže
Jednoosé geomříže jsou nejčastěji používaným typem opěrných zdí a jsou navrženy tak, aby odolávaly vysokým tahovým napětím v jednom směru a menší pevnosti v příčném směru.
Díky své pevnosti a trvanlivosti při stabilizaci zeminy jsou ideální pro zpevněné opěrné zdi. Často se používají tam, kde je výška stěny značná a působící síly jsou především svislé.
Biaxiální geomříže
V závislosti na konstrukci stěny a vlastnostech zeminy lze použít také dvouosé geomříže, které poskytují pevnost ve dvou směrech. Dvouosé geomříže mají stejnou pevnost v podélném (strojním) i příčném (příčném) směru.
Poskytují účinné vyztužení ve dvou na sebe kolmých směrech a rovnoměrněji rozkládají zatížení. Dvouosé geomříže se často používají v aplikacích, kde je obtížné předvídat stav půdy a kde je zapotřebí silnější výztuž.
Výběr Specifikace geomříží v projektech zemních stěn vyztužených geomříží
Pevnost v tahu a modul
Geomříže by měly mít dostatečnou pevnost v tahu, aby odolaly působícím silám a poskytly účinné vyztužení. Jako klíčový parametr geomříží udává, jak dobře geomříž odolává tahovým silám.
Pevnost v tahu se často udává jako mezní pevnost v tahu (UTS) a měří se v jednotkách síly na jednotku šířky (např. kN/m nebo lbs/ft).
Pevnost v tahu se často klasifikuje jako nízká, střední nebo vysoká pevnost. Požadavky na UTS závisí na očekávaném zatížení, napětí, výšce stěny a půdních podmínkách.
Zohledněte také modul pružnosti geomříže, který udává její tuhost a schopnost účinně rozkládat zatížení.
Velikost a tvar pórů
Velikost pórů označuje velikost otvorů mezi šlachami nebo vlákny geomříže. Obvykle se udává jako maximální velikost otvorů nebo jmenovitá velikost pórů.
Velikost pórů a tvar geomříže jsou klíčovými faktory, které ovlivňují interakci s půdou, zhutnění a vzájemné propojení kameniva.
Geomříže s většími póry se obvykle používají pro hrubozrnné půdy, zatímco geomříže s menšími póry jsou vhodnější pro jemnozrnné půdy.
Tvar pórů, ať už čtvercový, obdélníkový nebo trojúhelníkový, také ovlivňuje výkonnost geomříže a její interakci s částicemi zeminy.
Vyberte geomříže s vhodnou velikostí a tvarem pórů, abyste dosáhli účinného propojení zeminy a zabránili vniknutí zeminy do struktury geomříže.
Síla/výkonnost kloubů
Účinnost spoje je měřítkem schopnosti geomříže přenášet tahové síly z jednoho žebra nebo pramene na druhý. Často se také vztahuje k pevnosti spoje v rámci struktury geomříže.
Vyjadřuje se v procentech a představuje pevnost spoje mezi křížícími se prameny.
Vyšší pevnost kloubu znamená lepší schopnost přenášet zatížení.
Při výběru geomříže zvažte konstrukci a kvalitu výroby, abyste zajistili, že pevnost spoje bude dostatečná pro splnění požadavků projektu.
Minimální požadavky na účinnost spár jsou obvykle uvedeny v projektových specifikacích.
Dlouhodobá odolnost
Trvanlivost geomříže je pro životnost projektu rozhodující.
Zvažte faktory, jako je odolnost vůči UV záření, vystavení chemickým látkám, biologická rozložitelnost a podmínky životního prostředí převládající v oblasti projektu.
Geomříže se zvýšenou trvanlivostí a odolností proti degradaci jsou velmi důležité, zejména pro dlouhodobé aplikace.
Specifikace často zahrnují požadavky na dlouhodobou životnost a odolnost proti poškození při instalaci.
Kompatibilita kmenů
Geomříže by měly vykazovat deformační kompatibilitu s okolní zeminou, aby nedocházelo k nadměrným deformacím a byla zachována stabilita.
Deformační kompatibilita znamená schopnost geomříže deformovat se a prodlužovat se spolu s půdou, aniž by docházelo k výrazným rozdílům v deformaci.
Tato vlastnost zajišťuje, že geomříž a zemina fungují společně jako kompozitní systém.
Vhodná velikost role pro instalaci
Geomříže se obvykle dodávají v rolích, jejichž velikost je určena šířkou a délkou role.
Velikost role by měla odpovídat konkrétním požadavkům projektu s ohledem na faktory, jako je výška stěny, uspořádání výztuže a snadnost instalace.
Různé geomříže mohou mít specifické požadavky na instalaci, včetně vzdálenosti překrytí, hloubky kotevního výkopu a způsobu připojení.
Některé geomříže mohou vyžadovat specializované vybavení nebo techniku pro správnou instalaci.
Úvahy o nákladech
Náklady jsou vždy důležitým faktorem v každém stavebním projektu.
I když je velmi důležité vybrat geomříž, která splňuje požadavky vašeho projektu, zvažte celkovou efektivitu nákladů, včetně počátečních pořizovacích nákladů, nákladů na instalaci a dlouhodobých nákladů na údržbu.
Kvalitnější geomříže mohou přinést lepší dlouhodobou hodnotu díky snížení nákladů na údržbu a opravy.
Dodržování norem a předpisů
Nakonec se ujistěte, že vybraná geomřížka splňuje příslušné průmyslové normy a předpisy.
Různé regiony mohou mít specifické požadavky na geosyntetika používaná ve stavebnictví.
Dodržování předpisů zajišťuje, že váš projekt splňuje bezpečnostní a kvalitativní normy.
Výběr geomříží pro vyztužené zemní opěrné zdi
Surovinami pro výrobu geomříží jsou především vysokohustotní polyethylen (HDPE), polypropylen (PP), skleněná vlákna, polyester atd. Obecně se jednosměrné geomříže vyrábějí z polyethylenu a obousměrné geomříže z polypropylenu. Důvodem je především následující:
1. Molekulární struktura vysokohustotního polyethylenu je lineární, s malým počtem větví a krystalinitou až 75%~90%. Má vynikající mechanickou pevnost, vysokou tuhost a houževnatost, vysokou povrchovou pevnost a teplotu použití (80 ℃), dobrou odolnost proti rozpouštědlům, kyselinám, zásadám a vodní páře, jakož i dobrou rozměrovou stabilitu a odolnost proti praskání vlivem namáhání v prostředí. Je velmi vhodný pro výrobu jednosměrných mřížek. Jeho nevýhodou je, že prodloužení při dosažení pevnosti v tahu je velké, obecně kolem 12%.
2. Kopolymer polypropylenu má lineární strukturu s postranními methylovými skupinami. Má lepší mechanickou pevnost a rázovou houževnatost než polyethylen, vyšší tuhost a odolnost proti ohybu, vyšší odolnost proti vysokým teplotám a chemické korozi. Nevýhodou je, že je křehký při nízkých teplotách a snadno stárne. Musí se upravovat protahováním nebo jinými metodami, proto je vhodný zejména pro obousměrné geomříže vyráběné obousměrným protahováním.
3. Geomříže ze skleněných vláken jsou vyrobeny z tkaných nebo sešitých skleněných vláken potažených polymerem. Mají vynikající pevnost v tahu, vysoký modul pružnosti a odolnost proti tečení a teplotním změnám. Geomříže ze skleněných vláken jsou chemicky inertní a vysoce odolné, takže jsou vhodné pro aplikace, kde je kritická dlouhodobá funkčnost. Mohou však být dražší než plastové geomříže.
4. Polyesterové geomříže jsou vyrobeny z vysoce pevných polyesterových přízí potažených ochranným polymerem. Mají vysokou pevnost v tahu, nízkou průtažnost a dobrou odolnost vůči vlivům prostředí, jako je UV záření a působení chemických látek. Polyesterové geomříže se často používají v mechanicky stabilizovaných zemních stěnách (MSE), kde se vyžaduje vyztužení zeminy.
Volba materiálu geomříže pro konkrétní projekt zemní opěrné zdi vyztužené geomříží závisí na faktorech, jako jsou požadavky projektu, očekávané zatížení, půdní podmínky a rozpočet.
Vliv výrobní technologie na výběr geomříží
Geomříže lze rozdělit podle technologie zpracování na geomříže z integrálně natažených polymerů, geomříže tkané z vysokopevnostních vláken a kompozitní svařované geomříže, přičemž poslední dvě jmenované jsou tkané geomříže.
Geomřížka vyrobená integrálním natažením
Obvykle se formuje ohřevem extrudovaného plechu - přesným děrováním - podélným protažením a následným příčným protažením.
Tento protahovací efekt je velmi důležitý. Změní orientaci molekul polymeru a výrazně zlepší výkon mřížky:
1. Směrové uspořádání molekul zlepšuje pevnost materiálu a zároveň směrové molekuly zlepšují celistvost uzlů.
Tím se liší od pseudomřížek (např. tkaných a kompozitních svařovaných). Uzly pseudomřížek jsou tkané nebo kompozitně svařované, s nízkou integritou a špatným přenosem podélných a příčných sil.
2. Modul pružnosti v tahu se zlepšuje, takže mřížka může vykazovat vysokou pevnost v tahu při nízké deformaci.
3. Dlouhodobé zkoušky tečení prokázaly, že tendence polymerních mřížek ošetřených protažením se při dlouhodobém trvalém zatížení výrazně snižuje, takže je zaručena spolehlivost výztuže.
4. Protahování je modifikační úprava polypropylenových mřížek, která zlepšuje mnoho vlastností, například výrazně snižuje nevýhody křehkosti při nízkých teplotách a snadného stárnutí a zlepšuje trvanlivost použití.
Geomříž vyrobená tkaním
Je utkána z pásků z vysoce pevného syntetického materiálu, známého také jako geomřížka z vysoce pevných vláken.
Je vyroben z polyesterových nebo skleněných vláken s vysokou pevností a nízkou průtažností. Po utkání do tvaru mřížky na osnovním pletacím stroji se podle požadavků procesu impregnuje polyvinylchloridem (PVC).
Žebra tohoto roštu mají vysokou pevnost v tahu, jeho pseudouzly mají špatnou integritu, pevnost uzlů je velmi nízká, přenos podélných a příčných sil je velmi špatný a odolnost proti vytažení v půdě je původně nižší než jeho pevnost. Jako výztužný materiál není jeho pevnost plně využita.
Kompozitní svařovaná geomříž
Jedná se o pseudomřížku, která je vyrobena spletením několika polypropylenových pásů nebo pásů z kompozitního materiálu z oceli a plastu a svařením uzlů.
Její pevnost v jednotlivých výztužích je poměrně vysoká. Vzhledem k tomu, že uzly jsou tvořeny překrýváním ve směru osnovy a útku, závisí celková pevnost na pevnosti svařování uzlů.
Pevnost ve smyku, pevnost v tahu a pevnost při roztržení tohoto uzlu jsou poměrně nízké. Celistvost je špatná, pevnost je nízká, výkonnost uzlu při přenosu podélných a příčných sil není dobrá a rozměrová stabilita a celková výkonnost jsou poměrně špatné.
Shrnutí výrobního procesu geomříží
Metoda zkoušky pevnosti v uzlu navržená Drexelovou univerzitou ve Spojených státech a výsledky celkové tahové zkoušky geomříží a pseudogeomříží podle ní testovaných (pevnost v uzlu je vyjádřena v procentech pevnosti jednoho žebra) jsou uvedeny v následující tabulce:
| Typ | Pevnost uzlů/pevnost jednotlivých žeber |
| Integrálně napnutá obousměrná geomřížka | 90% – 100% |
| Integrálně napnutá obousměrná geomřížka | <10% |
| Uzly jsou sestaveny jako pseudoobousměrné mřížky. | 3% – 13% |
Geomříže s dobrou výrobní technologií mají jednotný vzhled, hladký povrch a zřetelný lesk sazí.
Geomříže se špatnou technologií výroby mají drsný povrch.
I když drsnost povrchu a jiné vzory mohou trochu zvýšit tření, nemohou zlepšit celkovou výztužnou účinnost mřížky, protože tření tvoří pouze malou část její výztužné účinnosti a hlavní výztužnou účinností je blokovací síla a účinek zapuštění mezi oky mřížky a výplní.
Kromě toho, že technologie zpracování drsné povrchové mřížky je poměrně nízká, stopy po vzoru povrchu a zářezy koncentrují napětí při působení vnějších sil, což oslabuje její tahové vlastnosti a ovlivňuje životnost.
Kromě toho není hospodárné určovat délku kotvy na základě tření.
Konstrukční výběr geomříží ve vyztužených zeminách
Vliv konstrukčního tvaru na výkonnost geomříže se projevuje především ve dvou aspektech: tvar uzlu a složení podkladu.
Celková natažená polymerní geomřížka je z jednoho materiálu, není nutné žádné zatížení, uzel je integrální, pevnost jednoho žebra a pevnost uzlu se dobře shodují a celková pevnost je vysoká.
Uzly tkaných geomříží jsou pseudouzly a propletené osnovní a útkové pásky v uzlech jsou spojeny pouze impregnovaným polyvinylchloridem (PVC) s nízkou pevností a špatným přenosem síly.
Velikost ok svařovaných kompozitních geomříží je přibližně 100 mm. Velikost ok této mřížky je příliš velká, což snižuje ohybovou tuhost žeber, usnadňuje jejich ohýbání a deformaci a snižuje sílu záběru. Tato mřížka je vyrobena ze dvou materiálů pomocí směsi, uzly jsou také pseudouzly, pevnost uzlů je nízká a výkonnost přenosu síly je špatná.
Kompozitní plastové a ocelové pásy se mohou v procesu přepravy, výstavby a používání poškodit, prasknout a prasknout a vlhkost a vlhkost v jejich okolí způsobí korozivní korozi tuhé výztuže, čímž se zmenší účinný průřez a sníží se odolnost a životnost.
Vliv metod zkoušení pevnosti výrobků
Pevnost uvedená u výše uvedené geomříže se měří zkouškou v tahu. Proto by metoda tahové zkoušky materiálu a význam zkušebních údajů měly být jedním z faktorů, kterým by se měla při návrhu věnovat zvláštní pozornost.
Vyztužení geomříže s integrální pevností v tahu je dosaženo mechanickým propojením a vzájemným spojením s částicemi zeminy.
Na základě toho norma GRI-GGI Výzkumného institutu geosyntetiky Spojených států amerických stanoví:
Měření údajů z tahové zkoušky musí odpovídat přenosovému vztahu síly působící na mřížku v půdě.
Je také zdůrazněno, že získání podélné tahové síly je neoddělitelné od pravoúhlého přenosu příčné výztuže, to znamená, že podélná tahová síla geomříže v zemině se přenáší na podélnou výztuž prostřednictvím mechanického propojení s příčnou výztuží.
Proto se při tahové zkoušce měří podélná tahová síla sevřením příčné výztuže a jejím natažením v podélném směru.
Vzhledem k tomu, že podélná a příčná žebra integrální geomříže jsou celá, lze pevnost v tahu samozřejmě měřit také přímým sevřením podélné výztuže a jejím natažením. Výsledky získané oběma způsoby se shodují bez zkreslení.
Ostatní dva typy pseudomřížek jsou poškozeny z důvodu nízké pevnosti uzlů. Podélné a příčné složky, které tvoří mřížku, netvoří celek. Když se síla záběru příčných žeber přenese do uzlu, dojde k jeho poškození v důsledku nízké pevnosti uzlu, což způsobí prokluz podélné výztuže a poruchu výztuže.
Vzhledem k této situaci lze při měření pevnosti v tahu upnout svorku pouze na podélnou výztuž. Měří se pevnost podélné výztuže, nikoli celková pevnost mříže. Použití pevnosti podélné výztuže jako reprezentace celkové pevnosti je zkreslené.
To je také důležitý důvod, proč má pseudomřížka vysokou vyznačenou pevnost, ale nízkou skutečnou pevnost, a je to také fatální slabina jako výztužného materiálu. Při výběru tohoto typu geomříže pro stavbu vyztužených opěrných zdí je třeba věnovat zvláštní pozornost!
Konečně
Závěrem lze říci, že výběr správné geomříže pro projekty vyztužených zemin je zásadním rozhodnutím, které je nezbytné pro zajištění stability, dlouhodobé výkonnosti a nákladové efektivity opěrných zdí.
Pro informované rozhodnutí o typu a materiálu geomříže, která má být použita, je nezbytné konzultovat geotechnika, projít specifikace projektu a zvážit půdní podmínky, očekávané zatížení, specifikace mříže, materiály, výrobní postupy, zkušební metody, strukturu atd.
Společnost QIVOC je zkušený výrobce a dodavatel geomříží. Naše dlouholeté zkušenosti s výrobky a projekty vám mohou být velkou pomocí při výběru správné geomříže. Pokud máte nějaké potřeby, neváhejte nás kontaktovat.
Rozšíření
