A GEORÁCSOK HÁLÓMÉRETÉNEK ÉS GYÁRTÁSI TECHNOLÓGIÁJÁNAK HATÁSA A SZEMCSÉS RÉTEGEK BELSŐ NYÍRÁSI ELLENÁLLÁSÁRA

Felhívás kódszáma: EFOP-3.6.1-16-2016-00017

A GEORÁCSOK HÁLÓMÉRETÉNEK ÉS GYÁRTÁSI TECHNOLÓGIÁJÁNAK HATÁSA A SZEMCSÉS RÉTEGEK BELSŐ NYÍRÁSI ELLENÁLLÁSÁRA

DR. FISCHER SZABOLCS – EGYETEMI DOCENS SZATMÁRI TAMÁS - ALKALMAZÁSMÉRNÖK

Nemzetköziesítés, oktatói, kutatói és hallgatói utánpótlás megteremtése, a tudás és technológiai transzfer fejlesztése, mint az intelligens szakosodás eszközei a Széchenyi István Egyetemen


• Az előadás tartalma – – – – – – – –

Köszönetnyilvánítás Kutatási probléma felvetése Az interlocking hatás jellemzői Laboratóriumi vizsgálatok Mérési eredmények Mérési eredmények értékelése, összefoglaló megállapítások További információk Irodalomjegyzék


• Köszönetnyilvánítás Köszönettel tartozunk a Low&Bonar Hungary Kft.-nek (korábbi nevén Bonar Geosynthetics Kft.) (a vizsgálatok finanszírozása és a georácsok, geoműanyagok biztosítása) és a Colas Északkő Kft.-nek (szemcsés anyagok biztosítása) a kutatás-fejlesztési munkánk támogatásáért.


• Kutatási probléma felvetése – A közlekedési létesítmények építésekor nagy mennyiségben használnak szemcsés rétegeket (pl. kiegészítő réteg, alapréteg, vasúti zúzottkő ágyazat, stb.), amelyekbe gyakran kerül betervezésre geoműanyag (georács, georács+geotextília) réteg erősítő funkcióval. – A szemcsés anyagokban a geoműanyagok miatti belső nyírási ellenállás-növelő hatás jelenleg nem ismert teljes körűen. – Laboratóriumi többszintes nyíróládás vizsgálatokkal az ún. interlocking hatás számszerűsíthető. A különböző kialakítású esetek összehasonlíthatók. Megfelelő számú georács típus figyelembevétele esetén a gyártási technológia és a hálóméret hatása is megítélhető. – Nem célja az előadásnak és a kutatásnak az egyes geoműanyag gyártók termékeinek ismertetése, a viselkedés összehasonlításának alapja a vizsgált geoműanyagok geometriai-fizikai-mechanikai paramétereire korlátozódik.


• Az interlocking hatás jellemzői


Az interlocking hatás



http://www.naue.com



1. zóna: Nincsen alakkal zárás. A szemcsés halmaz eredeti tulajdonságai érvényesek.

2. zóna: Átmeneti zóna. Az alakkal záró hatás nemlineáris lefutású az alsó maximum és a felső minimum érték között. Szemcseelmozdulás van.

3. zóna: Átmeneti zóna. Az alakkal záró hatás maximális hatásfokú. Szemcseelmozdulás nincsen.


• Laboratóriumi vizsgálatok

Rétegvastagság

A belső nyírási ellenállás értékeit különböző síkokban kell ismerni

Zúzottkő ágyazat

Georács/geokompozit

Belső nyírási ellenállás


Megoldás: többszintes nyíróládában történő mérés


• Vizsgált szemcsés anyagok – 31,5/63 E típusú vasúti zúzottkő ágyazati anyag, FZKA 0/56 típusú szemcsés keverék (CÉK, Szob).

• Vizsgált geoműanyagok – merev, előterhelt, extrudált PP pászmákból álló, hegesztett csomópontú georácsok, mindkét irányban azonos szilárdsággal: • GR1, GR2, GR3: biaxiális, rendre ~40, ~70 és ~95 mm nyílásmérettel, – szőtt technológiával készült, két irányban teherviselő georácsok, PET monofilamens szálakból gyártva, PVC bevonattal: • GR4: biaxiális, ~35 mm nyílásmérettel, – extrudált PP lemezből készülő georácsok, amelyet lyukasztanak, majd két irányban nyújtanak: • GR5: biaxiális, ~40 mm nyílásmérettel, • GR6, GR7, GR8: hexagonális, rendre ~40, ~60 és ~30 mm nyílásmérettel, – a GR1 georács kombinálása egy GRK3 robosztusságú nem szőtt geotextíliával: • KOMP: biaxiális geokompozit, ~40 mm nyílásmérettel.


• Mérési eredmények


A minősítési paraméterek meghatározása – a „belső nyírási ellenállás”

Az 5 mm és 40 mm közötti keret-elmozdulásnál az ezen a tartományon mért adatsorra illesztett lineáris regressziós függvény meredeksége


A nyírási grafikonok 5…40 mm-es keretelmozdulások zónájára számított lineáris regressziós függvényei meredekségének geoműanyag nélküli esethez viszonyított aránya az egyes geoműanyagos erősítéseknél a georács síkjában értelmezve – 31,5/63 E

~40 mm

Georács nyílásmérete

GR4; 0.97

GR6; 1.1

GR5; 1.11

GR1; 1.15

GR7; 1.96

~60-70 mm

GR8; 0.73

~95 mm

GR2; 2.38

GR3; 0.94

3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

GN; 1.00

A lineáris regressziós függvény meredekségének arána

Vasúti zúzottkő ágyazat (31,5/63 mm)

~30 mm


A nyírási grafikonok 5…40 mm-es keretelmozdulások zónájára számított lineáris regressziós függvényei meredekségének geoműanyag nélküli esethez viszonyított aránya az egyes geoműanyagos erősítéseknél a georács síkjában értelmezve – FZKA 0/56

1.00 0.50 0.00

~95 mm

~40 mm Georács nyílásmérete

GR4; 1.68

KOMP; 1.43

1.50

GR5; 1.61

2.00

GN; 1.00

2.50

GR3; 1.22

A lineáris regressziós függvény meredekségének arána

3.00

GR1; 1.61

FZKA 0/56

~30 mm


• Mérési eredmények értékelése, összefoglaló megállapítások 1. – Kizárólag a jelen cikk hátterét adó kutatás eredményeire alapozva, a szakirodalmak [1, 6] szerint meghatározott 88 mm-es (vasúti ágyazat esetén, dmax=63 mm-nél), valamint 35…55 mm-es (folytonos szemeloszlású réteg esetén, d50=10…15,72 mm-nél) georács nyílásméret csak az FZKA 0/56 anyag esetén igaz, vasúti zúzottkő ágyazatnál a 86×100 mm-es nyílásméret túlságosan nagy ahhoz, hogy a georács síkjában erősítő hatást lehessen vele elérni. – A [5]-ös irodalomban bemutatott eredmények alapján a 72×72 mm-es hegesztett georáccsal és E típusú vasúti zúzottkővel kialakított rétegszerkezet esetén az erősítés a maximális volt a vizsgált georácsokhoz viszonyítva. Ez azt jelenti, hogy a hatékony nyílásméret (biaxiális rácsnál) nem 1,4×dmax, hanem 1,14×dmax körüli. Amennyiben csak a hexagonális rácsokat tekintjük, úgy ez az érték nem 1,4×dmax, hanem 1,0×dmax körüli (a 60 mm-es élhosszúságú rács erősített a legjobban a vizsgált típusok közül).


• Mérési eredmények értékelése, összefoglaló megállapítások 2. – A gyártási technológiát illetően a 60-70 mm-es nyílásméret esetén vasúti zúzottkő ágyazatban a hegesztett csomópontú és extrudált rácsokkal lehetett elérni a legmagasabb erősítést (a szőtt rács itt nem optimális), a 30 és 40 mm-es hálóméretnél csak csekély erősítés, vagy néhány esetben éppen gyengítés volt megfigyelhető, a gyártási technológia és a rács kialakítása nem volt meghatározó. – FZKA 0/56 esetén a gyártási technológia a vizsgált hálóméret tartományban nem volt releváns.


• Irodalomjegyzék Brown, S. F.,Kwan, J., Thom, N. H.: Identifying the key parameters that influence geogrid reinforcement of railway ballast, Geotextiles and Geomembranes, 2007, pp. 326-335 [1] Fischer, Sz.: A vasúti zúzottkő ágyazat alá beépített georácsok vágánygeometriát stabilizáló hatásának vizsgálata, PhD értekezés, SZE MMTDI, 2012, DOI: 10.15477/SZE.MMTDI.2012.005 [2] Fischer, Sz.: Georácsok alkalmazása vasúti zúzottkő ágyazat stabilizálására (2009-2014), KTE ankét előadás, Pécs, 2014.10.13., DOI: 10.13140/rg.2.1.2637.5842 [3] Fischer Sz.: A vasúti zúzottkő ágyazat és a szemcsés kiegészítő rétegek alá beépített georácsok belső nyírási ellenállásának vizsgálata, Sínek Világa, 2014/4, pp. 22-27 [4] Fischer, Sz., Szatmári, T.: Investigation of the geogrid-granular soil combination layer with laboratory multi-level shear box test, Eurogeo6: 6th European Geosynthetics Congress, Ljubljana, Szlovénia, 2016.09.25-2016.09.28, pp. 439-448 [5] Koerner R. M.:, Designing with Geosynthetics, Xlibris Press, USA, 2012, 416 p. [6] Kurhan, D. M.: Determination of dynamic loads from the wheel on the rail for high-speed trains, Nauka ta Proges Transportu, 2015/3, pp. 118-128 [7] MSZ EN 13250:2014+A1/2015: Geotextíliák és rokon termékeik. A vasutak szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői, 44 p. [8] MSZ EN 13450:2003: Kőanyaghalmazok vasúti ágyazathoz, 2003, 33 p. [9] Stahl, M.: Interaktion Geogitter-Boden: Numerische Simulation und experimentelle Analyse, Ph.D. értekezés, Technischen Universität Bergakademie Freiberg, 2011, 166 p. [10] Tensar International Ltd.: Railways. Mechanical Stabilisation Track Ballast and Sub-ballast, marketing issue, 2013, Blackburn, 11 p. (www.tensar.co.uk/downloads) [11] ÚT 2-3.207: Útpályaszerkezetek kötőanyag nélküli és hidraulikus kötőanyagú alaprétegei. Tervezési előírások, 2007, 51 p. [12]


TOVÁBBI INFORMÁCIÓK

• www.researchgate.net/profile/Szabolcs_Fischer/contributions

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

E-mail elérhetőségek: [email protected] [email protected]

A GEORÁCSOK HÁLÓMÉRETÉNEK ÉS GYÁRTÁSI TECHNOLÓGIÁJÁNAK HATÁSA A SZEMCSÉS RÉTEGEK BELSŐ NYÍRÁSI ELLENÁLLÁSÁRA

Recommend Documents