Kaya mühendisliğinde, zemin güçlendirmesi için kullanılan geogridler inşaat mühendisliği camiasında giderek artan bir ilgi görmekte ve giderek daha yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
Geogridlerin temel amacı, toprağın mühendislik özelliklerini geliştirmek ve onu güçlendirmek ve stabilize etmektir.
Projeniz için doğru geogridi seçmek uzun vadeli dayanıklılık ve maliyet etkinliği sağlamak için çok önemlidir. Özel uygulamanız için doğru geogridi seçerken, göz önünde bulundurmanız gereken birkaç anahtar faktör vardır:
- Mühendislik tasarım gereksinimleri
- Spesifikasyonların seçimi
- Malzeme seçimi
- Üretim sürecinin etkisi
- Yapısal form
- Ürün mukavemet test yöntemi
Geogrid Takviyeli Zemin Mühendisliği Tasarım Gereklilikleri
Doğru geogridi seçmenin ilk adımı proje tipini ve amaçlanan uygulamayı net bir şekilde tanımlamaktır.
Geogridler yol inşaatı, dolgu takviyesi, şev stabilizasyonu ve istinat duvarı inşaatı dahil olmak üzere çeşitli projelerde kullanılmaktadır.
Farklı uygulamalar, proje gereksinimlerini karşılamak için belirli karakteristik ve özelliklere sahip geogridler gerektirebilir.
Geogridler genellikle ızgara yapısına bağlı olarak çift eksenli geogridler ve tek eksenli geogridler olarak ikiye ayrılmaktadır.
Tek Eksenli Geogridler
Tek eksenli geogridler en yaygın kullanılan istinat duvarı türüdür ve enine yönde daha az mukavemet ile tek yönde yüksek çekme gerilmelerine dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
Toprağı stabilize etmedeki güçleri ve dayanıklılıkları nedeniyle, güçlendirilmiş toprak istinat duvarları için idealdirler. Genellikle duvar yüksekliğinin önemli olduğu ve uygulanan kuvvetlerin esas olarak dikey olduğu yerlerde kullanılırlar.
Çift Eksenli Geogridler
Duvarın tasarımına ve zeminin özelliklerine bağlı olarak, iki yönde mukavemet sağlayan çift eksenli geogridler de kullanılabilir. Çift eksenli geogridler boyuna (makine) ve enine (çapraz makine) yönlerde eşit mukavemete sahiptir.
İki dikey yönde etkili güçlendirme sağlayarak yükleri daha eşit bir şekilde dağıtırlar. Çift eksenli geogridler genellikle toprak koşullarının tahmin edilmesinin zor olduğu ve daha güçlü takviyenin gerekli olduğu uygulamalarda kullanılmaktadır.
Seçimi Geogrid Özellikleri in Geogrid Donatılı Toprak Duvar Projeleri
Çekme Dayanımı ve Modülü
Geogridler, uygulanan kuvvetlere direnmek ve etkili takviye sağlamak için yeterli çekme mukavemetine sahip olmalıdır. Geogridlerin anahtar bir parametresi olarak, geogridin çekme kuvvetlerine ne kadar iyi dayanabileceğini gösterir.
Çekme mukavemeti genellikle Nihai Çekme Mukavemeti (UTS) olarak belirtilir ve birim genişlik başına kuvvet birimleriyle ölçülür (örn. kN/m veya lbs/ft).
Çekme mukavemeti genellikle düşük, orta veya yüksek mukavemet olarak sınıflandırılır. UTS gereksinimleri beklenen yüklere, gerilmelere, duvar yüksekliğine ve zemin koşullarına bağlıdır.
Ayrıca, geogridin sertliğini ve yükleri etkili bir şekilde dağıtma yeteneğini gösteren modülünü de göz önünde bulundurun.
Gözenek Boyutu ve Şekli
Gözenek boyutu geogrid tendonları veya telleri arasındaki açıklıkların boyutunu ifade eder. Genellikle maksimum açıklık boyutu veya nominal gözenek boyutu olarak belirtilir.
Bir geogridin gözenek boyutu ve şekli toprak etkileşimini, sıkıştırmayı ve agrega kenetlenmesini etkileyen anahtar faktörlerdir.
Daha büyük gözeneklere sahip geogridler tipik olarak iri taneli topraklar için kullanılırken, daha küçük gözeneklere sahip olanlar ince taneli topraklar için daha uygundur.
Kare, dikdörtgen veya üçgen gözeneklerin şekli de geogridin performansını ve toprak parçacıkları ile etkileşimini etkilemektedir.
Etkili toprak kenetlenmesini sağlamak ve geogrid yapısına toprak girişini önlemek için uygun gözenek boyutu ve şekline sahip geogridleri seçin.
Eklem Gücü/Etkinliği
Ek yeri verimliliği bir geogridin çekme kuvvetlerini bir nervürden veya telden diğerine aktarma kabiliyetinin bir ölçüsüdür. Aynı zamanda genellikle bir geogrid yapı içerisindeki eklemin gücünü ifade eder.
Yüzde olarak ifade edilir ve kesişen teller arasındaki eklemin gücünü temsil eder.
Daha yüksek mafsal mukavemeti, yükleri dağıtmak için daha iyi yük aktarma kabiliyetini gösterir.
Bir geogrid seçerken, birleşme mukavemetinin proje gereksinimlerinizi karşılamak için yeterli olduğundan emin olmak için tasarım ve üretim kalitesini göz önünde bulundurun.
Tipik olarak, minimum derz verimliliği gereklilikleri proje şartnamelerinde belirtilir.
Uzun Vadeli Dayanıklılık
Bir geogridin dayanıklılığı bir projenin uzun ömürlülüğü için kritik öneme sahiptir.
UV radyasyonuna dayanıklılık, kimyasal maruziyet, biyolojik bozunma ve proje alanında yaygın olan çevresel koşullar gibi faktörleri göz önünde bulundurun.
Gelişmiş dayanıklılığa ve bozulmaya karşı dirence sahip geogridler, özellikle uzun vadeli uygulamalar için kritik öneme sahiptir.
Teknik özellikler genellikle uzun süreli dayanıklılık ve montaj hasarına karşı direnç gereksinimlerini içerir.
Suş Uyumluluğu
Geogridler, aşırı deformasyonu önlemek ve stabiliteyi korumak için çevreleyen toprak ile gerilme uyumluluğu sergilemelidir.
Gerinim uyumluluğu, geogridin önemli gerinim farklılıkları yaşamadan toprakla birlikte deforme olma ve uzama yeteneğini ifade eder.
Bu özellik geogrid ve toprağın kompozit bir sistem olarak birlikte çalışmasını sağlar.
Kurulum için uygun rulo boyutu
Geogridler tipik olarak rulolar halinde tedarik edilir, boyut rulonun genişliği ve uzunluğu ile belirlenir.
Rulo boyutu, duvar yüksekliği, takviye düzenlemesi ve montaj kolaylığı gibi faktörler dikkate alınarak belirli proje gereksinimlerine uygun olmalıdır.
Farklı geogridler, üst üste binme mesafesi, ankraj hendek derinliği ve bağlantı yöntemi dahil olmak üzere özel kurulum gereksinimlerine sahip olabilir.
Bazı geogridler düzgün kurulum için özel ekipman veya teknikler gerektirebilir.
Maliyet Değerlendirmeleri
Herhangi bir inşaat projesinde maliyet her zaman önemli bir faktördür.
Proje gereksinimlerinizi karşılayan bir geogrid seçmek kritik önem taşırken, ilk satın alma maliyeti, kurulum maliyeti ve uzun vadeli bakım giderleri dahil olmak üzere genel maliyet etkinliğini göz önünde bulundurun.
Daha yüksek kaliteli geogridler bakım ve onarım maliyetlerini azaltarak daha iyi uzun vadeli değer sağlayabilir.
Standartlara ve Yönetmeliklere Uyun
Son olarak, seçtiğiniz geogridin ilgili endüstri standartlarına ve yönetmeliklerine uygun olduğundan emin olun.
Farklı bölgelerin inşaatta kullanılan geosentetikler için özel gereksinimleri olabilir.
Uyumluluk, projenizin güvenlik ve kalite standartlarını karşılamasını sağlar.
Donatılı Zemin İstinat Duvarlarında Geogrid Malzeme Seçimi
Geogrid üretimi için hammaddeler temel olarak yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE), polipropilen (PP), cam elyaf, polyester vb. dir. Genel olarak, tek yönlü geogridler polietilen ile, çift yönlü geogridler ise polipropilen ile üretilmektedir. Bunun temel nedeni şudur:
1. Yüksek yoğunluklu polietilenin moleküler yapısı doğrusaldır, birkaç dalı ve 75% ~ 90%'ye kadar kristalitesi vardır. Mükemmel mekanik mukavemet, yüksek sertlik ve tokluk, yüksek yüzey mukavemeti ve kullanım sıcaklığı (80 ℃), iyi solvent direnci, asit, alkali ve buhar direncinin yanı sıra iyi boyutsal stabilite ve çevresel stres çatlama direncine sahiptir. Tek yönlü ızgaraların üretimi için çok uygundur. Dezavantajı, gerilme mukavemetine ulaşırken uzamanın büyük olması, genellikle 12% civarında olmasıdır.
2. Polipropilen kopolimer, yan metil gruplarına sahip doğrusal bir yapıdır. Polietilenden daha iyi mekanik mukavemete ve darbe dayanımına, daha yüksek sertliğe ve eğilme direncine, daha yüksek yüksek sıcaklık direncine ve kimyasal korozyon direncine sahiptir. Dezavantajı ise düşük sıcaklıklarda kırılgan olması ve kolay eskimesidir. Germe veya diğer yöntemlerle modifiye edilmesi gerekir, bu nedenle özellikle çift yönlü germe ile üretilen çift yönlü geogridler için uygundur.
3. Fiberglas geogridler bir polimer ile kaplanmış dokuma veya dikişli cam elyaflardan yapılmaktadır. Mükemmel gerilme mukavemetine, yüksek modüle ve sürünme ve sıcaklık değişimlerine karşı dirence sahiptirler. Fiberglas geogridler kimyasal olarak inert ve oldukça dayanıklıdır, bu da onları uzun vadeli performansın kritik olduğu uygulamalar için uygun hale getirmektedir. Ancak, plastik geogridlerden daha pahalı olabilmektedirler.
4. Polyester geogridler koruyucu bir polimer ile kaplanmış yüksek mukavemetli polyester ipliklerden yapılmaktadır. Yüksek gerilme mukavemetine, düşük uzamaya ve UV radyasyonu ve kimyasal maruziyet gibi çevresel faktörlere karşı iyi dirence sahiptirler. Polyester geogridler genellikle toprak takviyesinin gerekli olduğu mekanik olarak stabilize edilmiş toprak (MSE) duvarlarda kullanılır.
Belirli bir geogrid takviyeli toprak istinat duvarı projesi için geogrid malzeme seçimi proje gereksinimleri, beklenen yükler, toprak koşulları ve bütçe gibi faktörlere bağlıdır.
Üretim Teknolojisinin Geogrid Seçimi Üzerindeki Etkisi
Geogridler işleme teknolojilerine göre entegre gerilmiş polimer geogridler, yüksek mukavemetli fiber dokuma geogridler ve kompozit kaynaklı geogridler olarak sınıflandırılabilir, bunlardan son ikisi dokuma geogridlerdir.
İntegral Germe ile Üretilen Geogrid
Genellikle ekstrüde sacın ısıtılması - hassas zımbalama - boyuna germe ve ardından enine germe ile oluşturulur.
Bu germe etkisi çok önemlidir. Polimer moleküllerini yeniden yönlendirir ve ızgaranın performansını büyük ölçüde artırır:
1. Moleküllerin yönlü düzenlenmesi malzemenin mukavemetini artırır; aynı zamanda yönlü moleküller düğümlerin bütünlüğünü daha iyi hale getirir.
Bu, sözde ızgaralardan (dokuma ve kompozit kaynaklı gibi) farklıdır. Sözde ızgaraların düğüm noktaları, zayıf bütünlüğe ve zayıf boylamasına ve enine kuvvet aktarım performansına sahip dokuma veya kompozit kaynaklıdır.
2. Çekme modülü geliştirilmiştir, böylece ızgara düşük gerinimde yüksek çekme mukavemeti performansı gösterebilir.
3. Uzun süreli sürünme testleri, germe ile muamele edilen polimer ızgaraların eğiliminin uzun süreli sürekli yük altında büyük ölçüde azaldığını ve böylece takviyenin güvenilirliğinin garanti edildiğini kanıtlamıştır.
4. Germe, polipropilen ızgaralar için, düşük sıcaklıkta kırılganlık ve kolay yaşlanma dezavantajlarını büyük ölçüde azaltmak ve kullanım dayanıklılığını artırmak gibi birçok özelliği geliştiren bir modifikasyon işlemidir.
Dokuma ile Üretilen Geogrid
Yüksek mukavemetli fiber geogrid olarak da bilinen yüksek mukavemetli sentetik malzeme şeritleri ile dokunmaktadır.
Yüksek mukavemetli ve düşük uzamalı polyester elyaf veya cam elyaftan yapılmıştır. Bir çözgü örme makinesinde ızgara şeklinde dokunduktan sonra, işlem gereksinimlerine göre polivinil klorür (PVC) ile emprenye edilir.
Bu ızgaranın nervürleri yüksek gerilme mukavemetine sahiptir, sözde düğümleri zayıf bütünlüğe sahiptir, düğüm mukavemeti çok düşüktür, boylamasına ve yanal kuvvet aktarım performansı çok zayıftır ve topraktaki çekme direnci orijinal olarak mukavemetinden daha düşüktür. Bir takviye malzemesi olarak mukavemetinden tam olarak yararlanılamaz.
Kompozit Kaynaklı Geogrid
Birden fazla polipropilen şeridin veya çelik-plastik kompozit şeritlerin dokunması ve düğümlerin kaynaklanmasıyla yapılan sözde bir ızgaradır.
Tek takviye mukavemeti nispeten yüksektir. Düğümler çözgü ve atkı yönlerinde üst üste bindirilerek oluşturulduğundan, toplam mukavemet düğümlerin kaynak mukavemetine bağlıdır.
Bu düğümün kesme mukavemeti, yırtılma mukavemeti ve patlama mukavemeti nispeten düşüktür. Bütünlük zayıftır, mukavemet düşüktür, düğümün uzunlamasına ve enine kuvvetleri iletme performansı iyi değildir ve boyutsal stabilite ve genel performans nispeten zayıftır.
Geogrid Üretim Sürecinin Özeti
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Drexel Üniversitesi tarafından önerilen düğüm mukavemeti test yöntemi ve bununla test edilen genel çekme geogridi ve sözde geogridin sonuçları (düğüm mukavemeti tek bir nervürün mukavemetinin yüzdesi olarak ifade edilmektedir) aşağıdaki tabloda gösterilmektedir:
| Tip | Düğüm mukavemeti/tek kaburga mukavemeti |
| Entegre olarak gerilmiş çift yönlü geogrid | 90% – 100% |
| Entegre olarak gerilmiş çift yönlü geogrid | <10% |
| Düğümler derlenmiş sözde çift yönlü ızgaralardır | 3% – 13% |
İyi üretim teknolojisine sahip geogridler düzgün bir görünüme, pürüzsüz yüzeylere ve belirgin bir karbon siyahı parlaklığına sahiptir.
Kötü üretim teknolojisine sahip geogridler pürüzlü yüzeylere sahiptir.
Yüzey pürüzlülüğü ve diğer desenler sürtünmeyi biraz artırabilse de, ızgaranın genel güçlendirme performansını iyileştiremezler, çünkü sürtünme güçlendirme performansının sadece küçük bir kısmını oluşturur ve ana güçlendirme performansı ızgara ağı ile dolgu maddesi arasındaki kenetlenme kuvveti ve gömme etkisidir.
Pürüzlü yüzey ızgarasının işleme teknolojisinin nispeten düşük olduğunu göstermenin yanı sıra, yüzey deseni işaretleri ve çentikler, dış kuvvetlere maruz kaldığında gerilimi yoğunlaştırır, bu da gerilme performansını zayıflatır ve dayanıklılığı etkiler.
Ayrıca, sürtünmeye dayalı olarak ankraj uzunluğunu belirlemek ekonomik değildir.
Donatılı Zemin Mühendisliğinde Geogridlerin Yapısal Seçimi
Yapısal formun geogridin performansı üzerindeki etkisi temel olarak iki açıdan ortaya çıkmaktadır: düğüm formu ve alt tabaka kompozisyonu.
Genel olarak gerilmiş polimer geogrid tek bir malzemeye sahiptir, yük gerekmez, düğüm integraldir, tek bir kaburganın mukavemeti ve düğüm mukavemeti iyi eşleşir ve genel mukavemet yüksektir.
Dokuma geogridlerin düğümleri sözde düğümlerdir ve düğümlerdeki iç içe geçmiş çözgü ve atkı şeritleri düşük mukavemet ve zayıf kuvvet iletim performansı ile sadece emprenye edilmiş polivinil klorür (PVC) ile bağlanmaktadır.
Kaynaklı kompozit geogridlerin ağ boyutu yaklaşık 100 mm'dir. Bu ızgaranın ağ boyutu çok büyüktür, bu da nervürlerin bükülme sertliğini azaltır, bükülmelerini ve deforme olmalarını kolaylaştırır ve ısırma kuvvetini azaltır. Bu ızgara birleştirme yoluyla iki malzemeden yapılmıştır, düğümler aynı zamanda sözde düğümlerdir, düğüm mukavemeti düşüktür ve kuvvet aktarım performansı zayıftır.
Kompozit plastik-çelik şeritler nakliye, inşaat ve kullanım sürecinde hasar görebilir, çatlayabilir ve yırtılabilir ve etrafındaki nem ve nem, sert takviyede aşındırıcı korozyona neden olur, etkili bölümü küçültür ve direnci ve hizmet ömrünü azaltır.
Ürün Mukavemet Test Yöntemlerinin Etkisi
Yukarıda geogrid tarafından belirtilen mukavemet çekme testi ile ölçülmektedir. Bu nedenle, malzemenin çekme testi yöntemi ve test verilerinin anlamlılığı tasarım sırasında özellikle dikkat edilmesi gereken faktörlerden biri olmalıdır.
Geogridin integral çekme mukavemeti ile güçlendirilmesi, mekanik kilitlenme ve toprak parçacıkları ile kenetlenme ile elde edilir.
Buna dayanarak, Amerika Birleşik Devletleri Geosentetik Araştırma Enstitüsü'nün GRI-GGI standardı şunları öngörmektedir:
Çekme testi verilerinin ölçümü, topraktaki ızgaraya uygulanan kuvvetin iletim ilişkisine uygun olmalıdır.
Ayrıca, boyuna çekme kuvvetinin elde edilmesinin enine donatının dik açılı iletiminden ayrılamaz olduğu, yani topraktaki geogridin boyuna çekme kuvvetinin enine donatı ile mekanik kenetlenme yoluyla boyuna donatıya iletildiği belirtilmektedir.
Bu nedenle, çekme testinde boyuna çekme kuvveti, enine donatının sıkıştırılması ve boyuna yönde gerilmesi ile ölçülür.
İntegral geogridin uzunlamasına ve enine nervürleri bir bütün olduğundan, elbette, çekme mukavemeti uzunlamasına takviyeyi doğrudan sıkıştırarak ve gererek de ölçülebilir. İkisi tarafından elde edilen sonuçlar bozulma olmaksızın tutarlıdır.
Diğer iki sözde ızgara türü düşük düğüm gücü nedeniyle zarar görür. Izgarayı oluşturan boyuna ve enine bileşenler bir bütün değildir. Enine nervürlerin ısırma kuvveti düğüme iletildiğinde, düşük düğüm mukavemeti nedeniyle hasar görür ve boyuna donatının kaymasına ve donatının başarısız olmasına neden olur.
Bu durum nedeniyle, çekme mukavemeti ölçülürken kelepçe sadece boyuna donatıya kelepçelenebilir. Ölçülen şey boyuna donatının mukavemetidir, ızgaranın genel mukavemeti değildir. Boyuna donatının mukavemetini genel mukavemeti temsil etmek için kullanmak çarpıtmadır.
Bu aynı zamanda sözde-gridin yüksek işaretli mukavemete ancak düşük gerçek mukavemete sahip olmasının önemli bir nedenidir ve aynı zamanda bir takviye malzemesi olarak ölümcül bir zayıflıktır. Güçlendirilmiş toprak istinat duvarlarının inşası için bu tip geogrid seçilirken özel dikkat gösterilmelidir!
Sonunda
Sonuç olarak, güçlendirilmiş zemin projeleri için doğru geogridi seçmek, istinat duvarlarının stabilitesini, uzun vadeli performansını ve maliyet etkinliğini sağlamak için gerekli olan kritik bir karardır.
Kullanılacak geogrid türü ve malzemesi hakkında bilinçli bir karar vermek için bir geoteknik mühendisine danışmak, proje şartnamelerini gözden geçirmek ve zemin koşullarını, beklenen yükleri, ızgara özelliklerini, malzemeleri, üretim süreçlerini, test yöntemlerini, yapıyı vb. dikkate almak önemlidir.
QIVOC deneyimli bir geogrid üreticisi ve tedarikçisidir. Yılların birikimi olan ürün ve proje deneyimimiz doğru geogridi seçmenizde size çok yardımcı olabilir. Herhangi bir ihtiyacınız varsa, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
Uzantılar
2024 En İyi Geogrid İstinat Duvarı Nihai Kılavuz
Yol Yapımında Geosentetikler: Türleri, Faydaları, Kullanım Alanları
