Geogrilele sunt materiale geosintetice moderne utilizate pentru stabilizarea solului, armarea terenurilor și consolidarea structurilor rutiere.
Prin utilizarea unei geogrile stabilizare sol, structura terenului devine mai stabilă, iar agregatele din stratul de fundație sunt menținute într-o structură rigidă și durabilă.
O geogrila este un material geosintetic format dintr-o structură polimerică cu ochiuri, concepută pentru a permite interblocarea agregatelor utilizate în construcții.
Prin utilizarea unei geogrile pentru stabilizare sol, agregatele precum balastul, pietrișul sau piatra spartă sunt fixate într-o structură stabilă.
Geogrilele sunt utilizate în numeroase proiecte de infrastructură și stabilizare a terenurilor.
Una dintre cele mai frecvente aplicații pentru geogrile este stabilizarea drumurilor.
Geogrilele sunt utilizate frecvent pentru stabilizarea terenurilor destinate parcărilor sau platformelor industriale.
Materialele plastice, așa cum le știm, sunt utilizate de aproximativ 100 de ani si foarte puține dintre ele sunt capabile să finalizeze procesul natural de degradare, datorită structurii lor chimice.
În ultimii 70 de ani, aproximativ 6,3 miliarde de tone de plastic au fost produse în întreaga lume, doar 20% din acestea fiind reciclate sau incinerate.
În consecință, volume mari de deșeuri din plastic au pătruns în mediul înconjurător iar acest lucru are impact asupra ecosistemelor, adăugand si alte preocupări cheie privind durabilitatea.
Materialele plastice de unică folosință și cele care vor fi în cele din urmă aruncate, pot fi văzute într-adevăr ca având un dezavantaj semnificativ.
În apărarea materialelor geosintetice din plastic este ironic atunci ca o singură familie de produse din plastic - materialele geosintetice - să fie orientata atât de mult in directia protejarii mediului.
Materialele geosintetice au fost utilizate în construcția de proiecte de infrastructură de peste cincizeci de ani: prelungesc durata de exploatare rutieră și conservă resursele de apă, reduc la minimum dislocările de teren, controlează eroziunea pamantului și protejează apele subterane.
Pe lângă multiplele utilizări, acestea aduc beneficii sporite pentru mediu, intrucat implică reducerea agregatului necesar pentru proiectele rutiere și feroviare deoarece acesta este foarte scump din punct de vedere ecologic.
Geogrilele au fost inventate la sfârșitul anilor 1970 și pot reduce considerabil utilizarea agregatelor, reducand la minimum impactul asupra mediului.
Geogrilele pot asigura economii semnificative de costuri în execuție: ele reduc cantitatea de lucrări de terasamente, scurtează durata de construcție și îmbunătățesc performanțele pe termen lung, necesitând mai putine reparații și întreruperi asociate.
O geogrilă adecvată utilizată la un proiect bine conceput de structuri de sprijin din pamant sau la drumuri va combina utilizarea materialului plastic cu o cantitate minimă de resurse pentru a susține durata de viață maximă a oricărei structuri.
Pentru a reveni la exemplul construcției imbracamintii rutiere, cantitatea de materiale din stratul de acoperire poate fi redusă prin includerea geogrilei Tensar, ceea ce înseamnă un impact mai mic asupra producției, mai puține emisii și mai puțină nevoie de reparare și întreținere a suprafețelor în timp.
Incorporarea geogrilei Tensar în stratul de bază al unui drum permite, de asemenea, o reducere a grosimii necesare.
Materialele plastice se încadrează în mai multe categorii: unele ne poluează mediul și vor cauza probleme ecologice pentru viitor.
INOVECO este activa pe piata geosinteticelor din Romania de la inceputul anilor ’90.
Era firesc ca dupa geogrilele mono si biaxiale gandirea inovativa a producatorului sa ofere o capacitate sporita de acoperire a planului de eforturi si deformatii.
Pastrand aceleasi reguli topologice de congruenta si automorfism, dar si caracterul rigid al nodurilor, prin dispunerea geogrilelor dupa trei directii decalate intre ele cu cate 60° se obtin asa numitele geogrile triaxiale (Fig.1).
Fig. Performanta mecanica este ilustrata foarte sugestiv prin comparatia dintre capacitatea portanta sub forta concentrata a geogrilei biaxiale cu albastru si cea a geogrilei triaxiale cu rosu.
Aici este vorba de capacitatea de acoperire care in cazul geogrilelor triaxiale are o acoperire mult mai mare decat cea a geogrilelor biaxiale (Fig.2).
Consecinta acestei inovatii este de natura economica.
Figura 2. Distributia de sarcina este de tridimensionala in natura si actioneaza radial la toate nivelurile in agregat.
Pentru ca un strat stabilizat sa fie eficient, acesta trebuie sa aiba capacitatea de a distribui sarcina la 360 de grade.
Pentru a asigura o performanta optima, consolidarea geogrile intr-un strat stabilizat mecanic ar trebui sa aiba o rigiditate radiala mare de-a lungul celor 360 de grade.
Figura 3. Geogrilele triaxiale au trei directii principale de rigiditate, care sunt sporite suplimentar de catre geometria lor triunghiulara rigida.
Acest lucru produce o structura semnificativ diferita de orice alt tip de geogrile si ofera rigiditate ridicata la 360 de grade.
Figura 4. Intr-un strat stabilizat mecanic, particulele de agregate se inclesteaza in geogrila si sunt confinate in aperturi, creand un material compozit cu caracteristici imbunatatite de performanta.
Proprietatile structurale ale stratului stabilizat mecanic sunt influentate de amploarea si profunzimea zonele inchise.
Forma si grosimea nervurilor geogrilei si structura globala a geogrilei triaxiale are o influenta directa asupra gradului de izolare si eficienta a stratului stabilizat.
Contributia structurala adusa de geogrila triaxiala este de stabilizare a pamantului folosit la drumuri si zone supuse la trafic pentru a crea un strat stabilizat mecanic.
Geogrilele au fost folosite inca de la inceputul anilor 1980 pentru armarea agregatului in drumuri construite peste turba.
In Romania am inceput sa folosim geogrila triaxiala pentru proiecte de parcuri eoliene din anul 2008, iar primul mare proiect a fost Parcul Eolian Fantanele.
1. 2. 2.1. Cercetările de teren s-au desfăşurat pe drumul forestier Ramificaţie Hanco, din U. P. IV, Ocolul silvic Covasna.
Prin integrarea geogrilelor în structura sistemului rutier s-a renunţat, pe lungimea tronsoanelor experimentale, la stratul de bază din piatră spartă de 10 cm grosime, prevăzut iniţial în proiect.
La proiectarea sistemului rutier al drumului forestier Ramificaţie Hanco s-a avut în vedere atât natura terenului, respectiv argilă nisipoasă, cât şi traficul zilnic, adică circa 1700 t.
3. După 1-1,5 ani de circulaţie intensă, pe drum s-au constatat următoarele degradări: văluriri, făgaşe, gropi şi degradări din îngheţ-dezgheţ.
Astfel, dacă în cazul tronsoanelor nearmate cu geogrile suprafaţa afectată de dete-riorări a reprezentat 25-26%, pe tronsoanele experimentale armate cu geogrilă, suprafaţa deteriorată s-a menţinut la 5-6%.
În ceea ce priveşte adâncimea deteriorărilor, valorile au fost mai mari pe tronsoanele nearmate faţă de cele armate cu geogrile.
Anonymous, 1991. Geotextilele şi rolul lor în construcţii.
Anonymous, 1993. Specificaţii tehnice de instalare a geogrilelor TENSAR şi NETLON.
Ciobanu, V. D.,1998. Cercetări privind utilizarea geogrilelor la consolidarea parţii carosabile a drumurilor forestiere amplasate în terenuri argiloase.
Iliescu, M., 1994. Geosintetice.
The research has been developed on the forestry road Hanco, over two experimental portions, by using the NETLON H 12-CE-131 geo-grill.
After 1,5 years of hard traffic, degrading as billowing, ruts, pits and holes occurred, but the deterioration is lower than on an ordinary road.
Acest lucru confirmă continuitatea cercetărilor pe porțiuni noi de drum forestier.
Autorul: șef lucr. dr. ing. Valentina-Doina Ciobanu își desfășoară activitatea în cadrul Facultății de Silvicultură a Universității „Transilvani” din Brașov.
In multe tari de pe glob reteaua feroviara joaca un rol important pentru transportul de marfuri si pasageri.
Uneori, pentru transportul de marfuri pe calea ferata se folosesc trenuri care pot ajunge la lungimi de 3-5 km si incarcari pe osie de pana la 40 de tone.
Ele supun infrastructura feroviara unor solicitari deosebite, care fac necesara proiectarea de asa maniera incat, pe de-o parte, terasamentele sa reziste unor incarcari ciclice mari, iar pe de alta parte terenul de fundare sa nu fie supus unor tasari excesive sau riscului de cedare.
Stratul de piatra sparta, format din agregate naturale sau concasate, este amplasat intre suprastructura caii ferate si stratul de forma si are rol structural, distribuind eforturile aparute sub roti.
Pe parcursul exploatarii, stratul de piatra sparta se degradeaza prin deteriorarea colturilor si muchiilor ascutite ale agregatelor ca urmare a unor actiuni mecanice, prin contaminarea cu particule fine si din cauza fenomenelor de pompaj sub sarcina.
In plus, socurile produse de rotile in miscare, acolo unde sinele au denivelari sau imperfectiuni geometrice sau in zonele de tranzitie din apropierea unor elemente rigide de tipul podurilor si tunelelor, pot sa accelereze degradarea stratului de piatra sparta, facand necesare lucrari frecvente de mentenanta.
Geogrilele, geocompozitele si saltelele de amortizare a vibratiilor fabricate din cauciuc reciclat au devenit populare in ultimii ani pentru diminuarea deformatiilor stratului de piatra sparta si pentru reducerea deteriorarii agregatelor provocate de solicitarile mecanice.
Concluzia unui numar de studii a fost aceea ca interactiunea mecanica dintre geogrile si stratul de piatra sparta, prin inclestare, poate reduce deplasarea laterala a agregatelor si diminua fragmentarea acestora.
Pana de curand nu au existat dovezi stiintifice substantiale cu privire la corelatia intre comportamentul incarcare-deformatie si degradarea stratului de piatra sparta asociat cu acesta la incarcari dinamice ciclice, cum sunt cele produse de circulatia trenurilor, in conditiile folosirii in structura caii a materialelor geosintetice de stabilizare si armare.
Piatra sparta folosita pentru experiment a fost din bazalt, proaspat extras de la o cariera din New South Wales, Australia, cu o distributie granulometrica conforma cu Standardul Australian AS 2758.7 (2015).
Stratul de forma a fost format din agregate cu o densitate in stare uscata de 2.110 kg/m3 si o umiditate de 10%.
Geogrilele biaxiale folosite pentru experiment au fost fabricate din materiale polimerice, si anume polipropilena (PP).
In plus fata de geogrile si geocompozite a fost folosita si o saltea de amortizare a vibratiilor de 10 mm grosime.
Scopul programului a fost de a determina efectul pe care il au geogrilele, geocompozitele si saltelea de amortizare a vibratiilor in privinta limitarii deformatiilor verticale si laterale si fragmentarii stratului de piatra sparta.
Programul de testare ciclica a presupus 10 incercari in aparatul triaxial prismatic, in cursul carora au fost folosite frecvente de incarcare de 15 si 25 Hz si simulate incarcari pe osie de 25 si 35 tone.
Pentru determinarea efectului geosinteticelor si saltelei de amortizare a vibratiilor, testele au fost facute cu si fara acestea, iar apoi au fost comparate rezultatele.
In aceasta faza a testelor au fost folosite geosintetice diferite (geogrile si un geocompozit format dintr-o geogrila si un geotextil netesut de separare si filtrare consolidat mecanic prin intertesere), a fost utilizat aparatul experimental din figura 3.
Deformatiile inregistrate dupa aplicarea unui numar de cicluri de incarcare sunt prezentate grafic in figura 4, folosind o scara semilogaritmica.
Se observa ca, odata cu cresterea numarului de cicluri de incarcare, variatia initial neliniara a deformatiei plastice totale a stratului de piatra sparta si a stratului de forma devine liniara in reprezentarea semilogaritmica.
Dupa efectuarea testelor, piatra sparta de sub traverse a fost impartita in trei straturi - inferior, median si superior - si trecuta prin site pentru determinarea indicelui de fragmentare dupa metoda propusa de Indraratna et al. (2005).
Figura 5 arata variatia indicelui de fragmentare pentru fiecare dintre cele trei straturi.
Se poate observa ca valorile cele mai mari ale indicelui de fragmentare au fost obtinute in straturile superior si inferior, din cauza nivelului mai ridicat al eforturilor la interfata cu traversele, cu terenul de fundare si in zona de contact a agregatelor.
Aceste valori ale indicelui de fragmentare se coreleaza cu valorile obtinute in cadrul testelor desfasurate de Navaratnarajah et al. (2018) in conditii similare, situate in intervalul 0,07-0,09.
Valorile obtinute in aceste experimente sunt de asemenea in concordanta cu cele obtinute in testele efectuate de Indraratna et al. (2014) in orasul Singleton, pozitionate in intervalul 0,06-0,17.
In mod similar cu rezultatele studiului legat de fragmentarea pietrei sparte in exploatare, si rezultatele acestui studiu au evidentiat indici de fragmentare semnificativ mai mari la testarea la impact, comparativ cu indicii masurati dupa incarcari ciclice.
Prezenta geogrilelor a avut o influenta pozitiva, conducand la o reducere semnificativa a indicelui de fragmentare a pietrei spartte.
Aceasta se datoreaza efectului de stabilizare a agregatelor pe care il are geogrila, avand ca rezultat limitarea deplasarii laterale sub sarcina a acestora.
Prezenta saltelei de amortizare a vibratiilor a condus de asemenea la reducerea indicelui de fragmentare: in timp ce geogrilele si geocompozitele limiteaza deplasarea agregatelor, salteaua absoarbe energia care altfel ar fi disipata in stratul de piatra sparta.
A fost evident ca eforturile dinamice induse stratului de piatra sparta au crescut substantial cu incarcarea pe osie si moderat cu cresterea vitezei trenurilor (cresterea frecventei de incarcare).
Experimentele din acest studiu au confirmat ca la cresterea vitezei trenurilor si incarcarii pe osie cresc deformatiile plastice ale terasamentului de cale ferata si se accentueaza degradarea pietrei sparte.
Pentru aceeasi incarcare pe osie (25 t), cresterea frecventei de incarcare de la 15 la 25 Hz a produs o crestere a indicelui mediu de fragmentare a pietrei sparte in toate cele trei straturi (inferior, median si superior).
Pentru aceeasi frecventa de incarcare (15 Hz), cresterea incarcarii pe osie de la 25 t la 35 t a produs o crestere a indicelui mediu de fragmentare a pietrei sparte cu 34-37%.
Prin contrast cu efectul asupra deformatiilor plastice, incarcarea pe osie are o influenta mai mare asupra fragmentarii pietrei sparte decat cresterea frecventei de incarcare (viteza trenului).
Piatra sparta folosita in terasamentele de cale ferata ca strat suport si de distributie a eforturilor sub traverse se degradeaza in timp ca urmare a circulatiei trenurilor, fiind afectata de deformatii plastice si de fragmentarea agregatelor.
Folosirea geogrilelor si geocompozitelor la baza stratului de piatra sparta are un efect pozitiv prin stabilizarea agregatelor si limitarea deplasarii laterale a acestora si prin absorbtia eforturilor care altfel ar fi disipate in strat; aceasta conduce la diminuarea semnificativa a deformatiilor verticale si laterale si reduce fragmentarea pietrei sparte.
Incercarile facute in conditiile cele mai defavorabile considerate in programul experimental au aratat ca deformatiile stratului de piatra sparta care nu a fost stabilizat cu geogrile au fost cu peste 14% mai mari decat in cazul stratului stabilizat.
Indicele de fragmentare a pietrei sparte pentru cel mai solicitat strat, cel superior, a fost cu 16% mai scazut atunci cand a fost stabilizat cu geogrila.
Doua dintre conditiile importante pentru stabilizarea corespunzatoare a agregatelor si asigurarea unei performante ridicate in structura de cale ferata sunt aceea ca geogrilele si geocompozitele folosite sa aiba o structura rigida, caracterizata printr-o stabilitate pronuntata la torsiune si sa fie capabile sa mobilizeze rezistente mari la alungiri reduse, astfel incat deformatiile terasamentului sa fie reduse.
Dat fiind ca in unele cazuri terenul de fundare pentru terasamentul de cale ferata poate fi un pamant slab sau foarte slab, se poate ajunge la situatii in care geogrilele sa functioneze in afara zonei de stabilizare, anume in zone de armare, in care sunt mobilizate forte mai mari de intindere.
Este de asemenea important de remarcat ca incercarile in care a fost folosit un material compozit din familia de produse Combigrid fabricat de NAUE GmbH & Co.
Geotextilele de separare si geogrilele sunt folosite de mult timp pentru cresterea performantei si duratei de viata a terasamentelor de cale ferata, fiind folosite de regula la baza stratului de forma, unde actioneaza pentru prevenirea fenomenelor de pompaj sub sarcina si pentru distributia corespunzatoare a incarcaturilor pe terenuri cu capacitate portanta redusa.
În concluzie, geogrilele contribuie la reducerea consumurilor de agregate si la cresterea durabilitatii infrastructurii rutiere si feroviare, prin distributia efectiva a sarcinilor si limitarea deformatiilor sub trafic.
In perioada actuala, proiectele nationale si regionale includ tot mai des geogrilele in structuri de sprijin, drumuri si cai ferate pentru a asigura performante mari si timp de functionare extins.
- Geogrilele ofera stabilizare, armare si filtrare
- Geogrilele sunt fabricate din polietilena, poliester sau polipropilena
- Cheluirea dupa 60° in trei directii determina geogrilele triaxiale
- Aplicatii: drumuri, ziduri de sprijin, piste de aeroport, fonduri de constructii
VEVOR Geo Grid este prezentat ca un exemplu de produs, subliniind durabilitatea si compatibilitatea cu diverse lucrari de teren, inclusiv terase, alei si zone plate.
Geogrilele sunt utilizate peste 50 de ani si contribuie la prelungirea duratei de exploatare a infrastructurii, la economii de costuri si la protectia mediului prin utilizarea a mai putine agregate si reducerea impactului asupra resurselor naturale.
tags: #cai #de #sarcini #geogrile