Nell'ingegneria delle rocce, le geogriglie utilizzate per il rinforzo dei terreni stanno guadagnando sempre più attenzione nella comunità dell'ingegneria civile e vengono utilizzate sempre più diffusamente.
Lo scopo principale delle geogriglie è quello di migliorare le proprietà ingegneristiche del terreno e di rinforzarlo e stabilizzarlo.
La scelta della geogriglia giusta per il vostro progetto è essenziale per garantire la durata a lungo termine e l'efficacia dei costi. Nella scelta della geogriglia giusta per la vostra applicazione specifica, ci sono diversi fattori chiave da considerare:
- Requisiti di progettazione ingegneristica
- Selezione delle specifiche
- Selezione dei materiali
- Influenza del processo produttivo
- Forma strutturale
- Metodo di prova della resistenza del prodotto
Requisiti per la progettazione di terreni rinforzati con geogriglia
Il primo passo nella scelta della geogriglia giusta è definire chiaramente il tipo di progetto e l'applicazione prevista.
Le geogriglie sono utilizzate in una varietà di progetti, tra cui la costruzione di strade, il rinforzo di argini, la stabilizzazione di pendii e la costruzione di muri di sostegno.
Applicazioni diverse possono richiedere geogriglie con caratteristiche e proprietà specifiche per soddisfare i requisiti del progetto.
Le geogriglie si dividono generalmente in geogriglie biassiali e geogriglie monoassiali, a seconda della struttura della griglia.
Geogriglie monoassiali
Le geogriglie monoassiali sono il tipo di muro di sostegno più comunemente utilizzato e sono progettate per resistere a elevate sollecitazioni di trazione in una direzione, con una minore resistenza nella direzione trasversale.
Grazie alla loro resistenza e durata nella stabilizzazione del terreno, sono ideali per i muri di sostegno in terra rinforzata. Sono spesso utilizzati quando l'altezza del muro è significativa e le forze applicate sono principalmente verticali.
Geogriglie biassiali
A seconda del progetto della parete e delle caratteristiche del terreno, possono essere utilizzate anche geogriglie biassiali che forniscono resistenza in due direzioni. Le geogriglie biassiali hanno la stessa resistenza in direzione longitudinale (macchina) e trasversale (macchina trasversale).
Forniscono un rinforzo efficace in due direzioni perpendicolari, distribuendo i carichi in modo più uniforme. Le geogriglie biassiali sono spesso utilizzate in applicazioni in cui le condizioni del terreno sono difficili da prevedere ed è necessario un rinforzo più forte.
Selezione di Specifiche della geogriglia in Progetti di muri in terra rinforzati con geogriglia
Resistenza alla trazione e modulo
Le geogriglie devono avere una resistenza alla trazione sufficiente per resistere alle forze applicate e fornire un rinforzo efficace. Come parametro chiave delle geogriglie, indica la capacità della geogriglia di resistere alle forze di trazione.
La resistenza alla trazione è spesso specificata come Ultimate Tensile Strength (UTS) ed è misurata in unità di forza per unità di larghezza (ad esempio, kN/m o lbs/ft).
La resistenza alla trazione è spesso classificata come bassa, media o alta resistenza. I requisiti UTS dipendono dai carichi previsti, dalle sollecitazioni, dall'altezza della parete e dalle condizioni del terreno.
Si consideri anche il modulo della geogriglia, che indica la sua rigidità e la capacità di distribuire efficacemente i carichi.
Dimensione e forma dei pori
La dimensione dei pori si riferisce alle dimensioni delle aperture tra i tendini o i trefoli della geogriglia. Di solito viene specificata come dimensione massima dell'apertura o dimensione nominale dei pori.
La dimensione e la forma dei pori di una geogriglia sono fattori chiave che influenzano l'interazione con il terreno, la compattazione e l'incastro degli aggregati.
Le geogriglie con pori più grandi sono tipicamente utilizzate per terreni a grana grossa, mentre quelle con pori più piccoli sono più adatte per terreni a grana fine.
Anche la forma dei pori, quadrati, rettangolari o triangolari, influisce sulle prestazioni della geogriglia e sulla sua interazione con le particelle di terreno.
Scegliere geogriglie con dimensioni e forma dei pori adeguate per ottenere un efficace incastro del terreno e prevenire l'intrusione del terreno nella struttura della geogriglia.
Forza/Efficienza delle articolazioni
L'efficienza dei giunti misura la capacità di una geogriglia di trasferire le forze di trazione da una nervatura o da un trefolo all'altro. Spesso si riferisce anche alla resistenza del giunto all'interno di una struttura in geogriglia.
È espressa in percentuale e rappresenta la resistenza del giunto tra trefoli intersecati.
Una maggiore resistenza del giunto indica una migliore capacità di distribuzione dei carichi.
Quando si sceglie una geogriglia, bisogna considerare la qualità del progetto e della produzione per garantire che la resistenza del giunto sia sufficiente a soddisfare i requisiti del progetto.
In genere, i requisiti minimi di efficienza dei giunti sono specificati nelle specifiche del progetto.
Durata a lungo termine
La durata di una geogriglia è fondamentale per la longevità di un progetto.
Considerare fattori quali la resistenza ai raggi UV, l'esposizione chimica, la biodegradazione e le condizioni ambientali prevalenti nell'area di progetto.
Le geogriglie con una maggiore durata e resistenza al degrado sono fondamentali, soprattutto per le applicazioni a lungo termine.
Le specifiche includono spesso requisiti di durata a lungo termine e di resistenza ai danni di installazione.
Compatibilità del ceppo
Le geogriglie devono presentare una compatibilità di deformazione con il terreno circostante per evitare deformazioni eccessive e mantenere la stabilità.
La compatibilità alla deformazione si riferisce alla capacità della geogriglia di deformarsi e allungarsi con il terreno senza subire differenze significative di deformazione.
Questa proprietà fa sì che la geogriglia e il terreno lavorino insieme come un sistema composito.
Dimensione del rotolo appropriata per l'installazione
Le geogriglie sono tipicamente fornite in rotoli, la cui dimensione è specificata dalla larghezza e dalla lunghezza del rotolo.
Le dimensioni del rotolo devono essere adeguate ai requisiti specifici del progetto, tenendo conto di fattori quali l'altezza della parete, la disposizione delle armature e la facilità di installazione.
Le diverse geogriglie possono avere requisiti di installazione specifici, tra cui la distanza di sovrapposizione, la profondità della trincea di ancoraggio e il metodo di collegamento.
Alcune geogriglie possono richiedere attrezzature o tecniche specializzate per una corretta installazione.
Considerazioni sui costi
Il costo è sempre un fattore importante in qualsiasi progetto di costruzione.
Sebbene sia fondamentale scegliere una geogriglia che soddisfi i requisiti del progetto, è necessario considerare il rapporto costo-efficacia complessivo, che comprende il costo di acquisto iniziale, il costo di installazione e le spese di manutenzione a lungo termine.
Le geogriglie di qualità superiore possono fornire un valore migliore a lungo termine, riducendo i costi di manutenzione e riparazione.
Conformità a standard e regolamenti
Infine, assicuratevi che la geogriglia scelta sia conforme agli standard e alle normative del settore.
Le diverse regioni possono avere requisiti specifici per i geosintetici utilizzati nelle costruzioni.
La conformità garantisce che il progetto soddisfi gli standard di sicurezza e qualità.
Selezione dei materiali delle geogriglie nei muri di sostegno in terra rinforzata
Le materie prime per la produzione di geogriglie sono principalmente polietilene ad alta densità (HDPE), polipropilene (PP), fibra di vetro, poliestere, ecc. In generale, le geogriglie unidirezionali sono prodotte con il polietilene e quelle bidirezionali con il polipropilene. Ciò è dovuto principalmente al fatto che:
1. La struttura molecolare del polietilene ad alta densità è lineare, con poche ramificazioni e una cristallinità fino a 75%~90%. Ha un'eccellente resistenza meccanica, un'elevata rigidità e tenacità, un'elevata resistenza superficiale e temperatura di utilizzo (80℃), una buona resistenza ai solventi, agli acidi, agli alcali e al vapore, nonché una buona stabilità dimensionale e resistenza alle cricche da stress ambientale. È molto adatto per la produzione di griglie unidirezionali. Lo svantaggio è che l'allungamento al raggiungimento della resistenza alla trazione è elevato, generalmente intorno a 12%.
2. Il copolimero di polipropilene è una struttura lineare con gruppi metilici laterali. Ha una migliore resistenza meccanica e all'impatto rispetto al polietilene, una maggiore rigidità e resistenza alla flessione, una maggiore resistenza alle alte temperature e alla corrosione chimica. Lo svantaggio è che è fragile a basse temperature e facile da invecchiare. Deve essere modificato mediante stiramento o altri metodi, quindi è particolarmente adatto per le geogriglie bidirezionali prodotte mediante stiramento bidirezionale.
3. Le geogriglie in fibra di vetro sono costituite da fibre di vetro intrecciate o cucite, rivestite con un polimero. Hanno un'eccellente resistenza alla trazione, un elevato modulo e una resistenza allo scorrimento e alle variazioni di temperatura. Le geogriglie in fibra di vetro sono chimicamente inerti e altamente durevoli, il che le rende adatte ad applicazioni in cui le prestazioni a lungo termine sono fondamentali. Tuttavia, possono essere più costose delle geogriglie in plastica.
4. Le geogriglie in poliestere sono costituite da filati di poliestere ad alta resistenza rivestiti da un polimero protettivo. Hanno un'elevata resistenza alla trazione, un basso allungamento e una buona resistenza a fattori ambientali come i raggi UV e l'esposizione chimica. Le geogriglie in poliestere sono spesso utilizzate nelle pareti in terra stabilizzata meccanicamente (MSE), dove è richiesto il rinforzo del terreno.
La scelta del materiale della geogriglia per uno specifico progetto di muro di sostegno in terra rinforzato con geogriglia dipende da fattori quali i requisiti del progetto, i carichi previsti, le condizioni del terreno e il budget.
L'influenza della tecnologia di produzione sulla scelta delle geogriglie
Le geogriglie possono essere classificate in base alla loro tecnologia di lavorazione in geogriglie polimeriche a stiramento integrale, geogriglie tessute in fibra ad alta resistenza e geogriglie saldate in composito, le ultime due delle quali sono geogriglie tessute.
Geogriglia prodotta mediante stiramento integrale
Generalmente si forma mediante riscaldamento della lastra estrusa - punzonatura di precisione - stiramento longitudinale e quindi stiramento trasversale.
Questo effetto di stiramento è molto importante. Riorienta le molecole del polimero e migliora notevolmente le prestazioni della griglia:
1. La disposizione direzionale delle molecole migliora la resistenza del materiale; allo stesso tempo, le molecole direzionali migliorano l'integrità dei nodi.
Si tratta di una differenza rispetto alle pseudo-griglie (come quelle tessute e saldate in composito). I nodi delle pseudo-griglie sono intrecciati o saldati in composito, con scarsa integrità e scarse prestazioni di trasmissione delle forze longitudinali e trasversali.
2. Il modulo di trazione è migliorato, in modo che la griglia possa esercitare un'elevata resistenza alla trazione a bassa deformazione.
3. I test di creep a lungo termine hanno dimostrato che la tendenza delle griglie polimeriche trattate con lo stiramento è notevolmente ridotta sotto un carico continuo a lungo termine, in modo da garantire l'affidabilità del rinforzo.
4. Lo stiramento è un trattamento di modifica delle griglie in polipropilene, che migliora molte proprietà, come la riduzione degli svantaggi della fragilità alle basse temperature e della facilità di invecchiamento e il miglioramento della durata d'uso.
Geogriglia prodotta per tessitura
È tessuta con nastri di materiale sintetico ad alta resistenza, noti anche come geogriglia in fibra ad alta resistenza.
È realizzato in fibra di poliestere o in fibra di vetro ad alta resistenza e basso allungamento. Dopo essere stato tessuto in forma di griglia su una macchina per maglieria ad ordito, viene impregnato con cloruro di polivinile (PVC) in base ai requisiti di processo.
Le nervature di questa griglia hanno un'elevata resistenza alla trazione, i suoi pseudo-nodi hanno una scarsa integrità, la resistenza dei nodi è molto bassa, le prestazioni di trasmissione delle forze longitudinali e laterali sono molto scarse e la resistenza allo strappo nel terreno è originariamente inferiore alla sua forza. Come materiale di rinforzo, la sua forza non è pienamente utilizzata.
Geogriglia saldata composita
Si tratta di una pseudo-griglia, realizzata intrecciando più strisce di polipropilene o di materiale composito acciaio-plastica e saldando i nodi.
La resistenza del singolo rinforzo è relativamente elevata. Poiché i nodi si formano per sovrapposizione nelle direzioni dell'ordito e della trama, la resistenza complessiva dipende dalla forza di saldatura dei nodi.
La resistenza al taglio, alla lacerazione e allo scoppio di questo nodo sono relativamente basse. L'integrità è scarsa, la resistenza è bassa, le prestazioni del nodo nella trasmissione di forze longitudinali e trasversali non sono buone e la stabilità dimensionale e le prestazioni complessive sono relativamente scarse.
Sintesi del processo di produzione delle geogriglie
Il metodo di prova della resistenza dei nodi proposto dall'Università di Drexel negli Stati Uniti e i risultati delle geogriglie e delle pseudo geogriglie a trazione complessive testate con tale metodo (la resistenza dei nodi è espressa come percentuale della resistenza di una singola nervatura) sono riportati nella tabella seguente:
| Tipo | Resistenza del nodo/ resistenza della singola nervatura |
| Geogriglia bidirezionale stirata integralmente | 90% – 100% |
| Geogriglia bidirezionale stirata integralmente | <10% |
| I nodi sono griglie pseudo-bidirezionali compilate | 3% – 13% |
Le geogriglie con una buona tecnologia di produzione hanno un aspetto uniforme, superfici lisce e un'evidente lucentezza del nerofumo.
Le geogriglie con una tecnologia di produzione scadente presentano superfici ruvide.
Sebbene la rugosità della superficie e altri motivi possano aumentare un po' l'attrito, non possono migliorare le prestazioni di rinforzo complessive della griglia, perché l'attrito rappresenta solo una piccola parte delle sue prestazioni di rinforzo, mentre le prestazioni di rinforzo principali sono la forza di incastro e l'effetto di inglobamento tra la maglia della griglia e il riempimento.
Oltre a indicare che la tecnologia di lavorazione della griglia a superficie ruvida è relativamente bassa, i segni e gli intagli della superficie concentrano le sollecitazioni quando sono sottoposti a forze esterne, indebolendo le prestazioni di trazione e compromettendo la durata.
Inoltre, non è economico determinare la lunghezza dell'ancoraggio in base all'attrito.
Selezione strutturale delle geogriglie nell'ingegneria delle terre rinforzate
L'influenza della forma strutturale sulle prestazioni della geogriglia si manifesta principalmente in due aspetti: la forma del nodo e la composizione del substrato.
La geogriglia polimerica stirata ha un unico materiale, non richiede alcun carico, il nodo è integrale, la resistenza di una singola nervatura e la resistenza del nodo corrispondono bene e la resistenza complessiva è elevata.
I nodi delle geogriglie tessute sono pseudo-nodi e i nastri di trama e ordito intrecciati ai nodi sono legati solo da cloruro di polivinile (PVC) impregnato, con bassa resistenza e scarse prestazioni di trasmissione della forza.
La dimensione delle maglie delle geogriglie composite saldate è di circa 100 mm. La dimensione delle maglie di questa griglia è troppo grande, il che riduce la rigidità a flessione delle nervature, le rende facili da piegare e deformare, e riduce la forza di mordente. Questa griglia è realizzata con due materiali tramite compounding, i nodi sono anche pseudo-nodi, la resistenza dei nodi è bassa e le prestazioni di trasmissione della forza sono scarse.
I nastri compositi plastica-acciaio possono subire danni durante il trasporto, la costruzione e l'uso, crepe e rotture, e l'umidità e l'umidità circostante causano la corrosione dell'armatura rigida, rendendo la sezione effettiva più piccola e riducendo la resistenza e la vita utile.
Impatto dei metodi di prova della resistenza dei prodotti
La resistenza indicata dalla geogriglia di cui sopra è misurata mediante prova di trazione. Pertanto, il metodo di prova a trazione del materiale e il significato dei dati di prova dovrebbero essere uno dei fattori a cui prestare particolare attenzione durante la progettazione.
Il rinforzo della geogriglia con resistenza integrale alla trazione si ottiene mediante l'incastro meccanico e l'incastro con le particelle di terreno.
Su questa base, lo standard GRI-GGI del Geosynthetic Research Institute of the United States stabilisce che:
La misurazione dei dati delle prove di trazione deve rispettare la relazione di trasmissione della forza esercitata sulla griglia nel terreno.
Si sottolinea inoltre che l'acquisizione della forza di trazione longitudinale è inseparabile dalla trasmissione ad angolo retto dell'armatura trasversale, cioè la forza di trazione longitudinale della geogriglia nel terreno viene trasmessa all'armatura longitudinale attraverso l'incastro meccanico con l'armatura trasversale.
Pertanto, nella prova di trazione, la forza di trazione longitudinale viene misurata bloccando l'armatura trasversale e allungandola in direzione longitudinale.
Poiché le nervature longitudinali e trasversali della geogriglia integrale sono intere, ovviamente la resistenza a trazione può essere misurata anche bloccando direttamente l'armatura longitudinale e stirandola. I risultati ottenuti da entrambi sono coerenti senza distorsioni.
Gli altri due tipi di pseudo-griglie sono danneggiati a causa della scarsa resistenza dei nodi. I componenti longitudinali e trasversali che compongono la griglia non sono un tutt'uno. Quando la forza di morso delle nervature trasversali viene trasmessa al nodo, questo si danneggia a causa della bassa resistenza del nodo, provocando lo slittamento dell'armatura longitudinale e il cedimento dell'armatura.
A causa di questa situazione, quando si misura la resistenza alla trazione, la pinza può essere fissata solo sull'armatura longitudinale. Ciò che viene misurato è la resistenza dell'armatura longitudinale, non la resistenza complessiva della griglia. È distorto utilizzare la resistenza dell'armatura longitudinale per rappresentare la resistenza complessiva.
Questa è anche l'importante ragione per cui la pseudo-griglia ha un'alta resistenza marcata ma una bassa resistenza effettiva, ed è anche una debolezza fatale come materiale di rinforzo. Quando si sceglie questo tipo di geogriglia per la costruzione di muri di sostegno in terra rinforzata, occorre prestare particolare attenzione!
Infine
In conclusione, la scelta della geogriglia giusta per i progetti in terra rinforzata è una decisione critica, essenziale per garantire la stabilità, le prestazioni a lungo termine e l'efficacia dei costi dei muri di sostegno.
È essenziale consultare un ingegnere geotecnico, rivedere le specifiche del progetto e considerare le condizioni del terreno, i carichi previsti, le specifiche della griglia, i materiali, i processi di produzione, i metodi di prova, la struttura, ecc. per prendere una decisione informata sul tipo e sul materiale della geogriglia da utilizzare.
QIVOC è un produttore e fornitore esperto di geogriglie. La nostra esperienza accumulata in anni di prodotti e progetti può esservi di grande aiuto nella scelta della geogriglia giusta. Per qualsiasi esigenza, non esitate a contattarci.
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