Społeczność Tensar International za naszym pośrednictwem w 2008 roku zaprezentowała trójosiową monolityczną stabilizacyjną geosiatkę Tensar TriAx. Produkt ten jest następcą dwuosiowej geosiatki Tensar SS. Celem testów prowadzonych na politechnice w Pradze było zbadanie wytrzymałości nowego produktu oraz ocena jego efektywności względem georusztów powszechnie już stosowanych w czeskim budownictwie.
Badania laboratoryjne przeprowadzono na modelach w skali 1: 1 przy 250 000 cyklach obciążenia. Podczas cykli mierzono osiadania poszczególnych warstw oraz wykonywano pomiary modułów odkształceń statycznych i dynamicznych.
SKŁAD PODŁOŻA
Podłoże składało się z 21% iłu, 31% gliny, 22% piasku, 22% żużlu oraz 4% trocin. Glina była dostarczana bez porów o wilgotności około 20%. Grunt o takich parametrach zachowywał niezmienioną wilgotność podczas testów, a jego powierzchnia wykazywała nośność wyrażoną statycznym modułem odkształcenia wynoszącym około 15 MPa.
V modelu bylo kromě stabilizační geomříže použito separační netkané geotextilie, která zajišťovala separaci podloží a konstrukčních vrstev modelu. V prvním modelu byla použita stabilizační geomříž Tensar SS30 – tuhá monolitická dvouosá geomříž s roztečí žeber 39x39 mm a minimální pevností spoje 95%. V druhém modelu byla použita stabilizační geomříž Tensar TriAx TX160 – tuhá monolitická trojosá geomříž s roztečí žeber 40x40 mm (podélně x úhlopříčně) a minimální pevností spoje 90%.
W modelu oprócz stabilizacyjnej geosiatki należało użyć separacyjnej geowłókniny, która zapewniła separację podłoża i konstrukcyjnych warstw w modelu. W pierwszym modelu została użyta stabilizacyjna geosiatka Tensar S230 – sztywna monolityczna dwuosiowa geosiatka z rozstawem żeber 39 x 39 mm i minimalną wytrzymałością spoin na poziomie 95%. W drugim modelu została użyta stabilizacyjna geosiatka Tensar TriAx TX160 – sztywna monolityczna trójosiowa geosiatka z rozstawem żeber 40 x 40 mm i minimalnej wytrzymałości na poziomie 90%.
Warstwę konstrukcyjną wykonano z rozdrobnionego kruszywa o frakcji 0/32 mm, natomiast podkład kolejowy z frakcji 32/63 mm.
POSTĘP PRAC
Labolatoryjne badania były prowadzone w skrzyni o rozmiarach 2.0 x 1.0 x 0.8 m. Dno i ściany skrzyni zostały dodatkowo pokryte cienką folią w celu zapobiegnięciu wysychaniu gliny.
Na dnie skrzynki testowej umieszczono bloki z gliny ceglarskiej, które zostały zagęszczone za pomocą ręcznej zagęszczarki wibracyjnej. Uzyskana grubość podłoża wynosiła 28 cm. Na tej warstwie została ułożona separacyjna warstwa geotkaniny i stabilizacyjna geosiatka. Między geosyntetykami i ścianami skrzyni pozostawiono szczelinę o grubośći 1 cm. Dalej była ułożona zagęszczona konstrukcyjna warstwa o grubości 15 cm oraz zostało wykonane kolejowe podłoże pod szyny o grubości 30 cm w dwóch warstwach.
Na wyrównanej warstwie kolejowego podłoża został wykonany betonowy podkład kolejowy o długości 50 cm z fragmentem szyny. Do cyklicznego obciążania został użyty hydrauliczny walec umiejscowiony na sztywnej stalowej ramie. Obsługa urządzenia została zapewniona przez specjalną jednostkę kontrolno-rejestrującą. Główna szyna została obciążana siłą pomiędzy 2 a 42 kN z sinusoidalnym przebiegiem i frekwencją 3 Hz. Obie konstrukcje były poddane 250 000 cyklom.
MIERZONE PARAMETRY
- Statyczny moduł odkształceń - przy tworzeniu poszczególnych warstw, w każdej warstwie (podłoże, konstrukcyjna warstwa, podkład pod szyny) zostały prowadzone statyczne pomiary. Tę samą procedurę testową przeprowadzono, gdy struktura została zdemontowana po cyklicznym obciążeniu. Na każdą konstrukcję zostało przewidzianych sześć testów obciążeniowych.
- Moduł odkształcenia- pomiary były prowadzone podobnym sposobem co pomiary statycznego modułu odkształcenia. Na każdą konstrukcję zostało przewidzianych 12 testów
- Osiadania – podczas cyklicznego obciążenia zaobserwowano osiadanie na trzech wysokościach: w górnej powierzchni warstwy podkładowej, na powierzchni warstwy konstrukcyjnej oraz na wysokości stabilizacyjnej geosiatki. W każdej wysokości były mierzone osiadania w 4 punktach znajdujących się w równej odległości od szyn. Osiadania mierzono za pomocą cyfrowych mierników. Zostały one umieszczone na poprzecznej konstrukcji stalowej, która była przymocowana do podłogi pomieszczenia badawczego w dostatecznej odległości od skrzynki testowej. Odczytu dokonywano przy stanie nieobciążonym oraz w stanie pełnej obciążenia szyn wartością nawet 42 kN, co odpowiada obciążeniu osi wynoszącym 22,5 tony.
REZULTAT POMIARÓW
Statyczne moduły odkształceń uzyskane podczas badań w jednorodnych warstwach konstrukcji są następujące:
Tensar SS 30 | Tensar TriAx | |||
|---|---|---|---|---|
| výstavba | rozebírání | výstavba | rozebírání | |
| PODLOŽÍ | 16,9 MPa | 25,0 MPa | 17,9 MPa | 28,7 MPa |
| KONSTRUKČNÍ VRSTVA | 40,8 MPa | 48,2 MPa | 37,1 MPa | 55,6 MPa |
| KOLEJOVÉ LOŽE | 91,2 MPa | 110,2 MPa | 69,5 MPa | 116,9 MPa |
Próby pomiarowe konstrukcyjnych warstw i geosyntetyków w warunkach cyklicznych obciążeń siłą 42 KN są pokazane na poniższych fotografiach.
Po 250 000 obciążeniowych cyklach nastąpiło trwałe osiadanie konstrukcyjnej warstwy na poziomie 0.61 mm, a podkładu kolejowego na poziomie 6.95 mm w przypadku zastosowania Tensar S230. W przypadku użycia geosiatki Tensar TriAx uzyskano 0.52 mm i podkładu 2.69 mm.
WNIOSKI
Po porównaniu wyników otrzymanych z obu przypadków można zauważyć, iż parametry początkowe obu struktur zostały bardzo dobrze dopasowane.
Wartości parametru statycznego modułu odkształcenia okazały się większe dla konstrukcji z geosiatką Tensar SS30, natomiast po cyklach wyższe wartości parametrów zostały uzyskane w konstrukcji, gdzie została użyta geosiatka Tensar TriAx TX160. W konstrukcji z geosiatką Tensar TriAx TX160 została zapewniona 3.3x większa zmiana nośności na powierzchni kolejowego podkładu i 2.7 x większa na powierzchni konstrukcyjnej warstwy w porównaniu z parametrami zapewnionymi przed i po wprowadzeniu cyklicznego obciążenia.
Bezwzględnych wartości osiadań nie należy porównywać, gdyż w modelu z geosiatką Tensar SS30 po pierwszych 50 000 cyklach doszło prawdopodobnie do pełnego kontaktu między podkładem a kolejowym podłożem. Z przyrostem osiadań przy wzroście obciążenia na szyny kolejowe do siły 42 kN były po 1000 i 250000 obciążeniowych cyklach niższe w konstrukcji z geosiatką Tensar TriAx.
Konstrukcja z gosiatkami Tensar TriAx TX160 wykazała ze względu na wartość osiadania i nośności lepsze parametry niż konstrukcja z geosiatką Tensar SS30. Należy twierdzić, iż trójosiowa sztywna monolityczna geosiatka Tensar TriAx TX160 wykazuje większe zdolności do redukcji osiadań niż geosiatka Tensar SS30.
Literatura
(1) Posouzení stabilizačního efektu tuhých monolitických geomříží Tensar SS30 a Tensar TriAx TX160; ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra železničních staveb; Praha, prosinec 2009