GEOMŰANYAGOK ALKALMAZÁSA ÉS TERVEZÉSE
Geoműanyagok
Innováció – óriási előnyökkel Világméretű térhódítás Új- és újabb termékek, gyártók Tudományos fejlődés, konferenciák Nemzetközi szabványosítás Érdekes hazai szerkezetek az elmúlt 10 évben Szakismeretek hiánya Nagy volumenű, de anomáliákkal teli alkalmazás
2
Az alkalmazások anomáliái
az alkalmazási cél gyakran definiálatlan
méretezés nincs
túlhatározott a specifikáció a tervben, kiírásban
új termékek nehezen törnek be
a szükségesség helyszíni megítélése bizonytalan
felesleges költségek és vitás elszámolások
minőségellenőrzés tisztázatlan
3
Anyag polipropilén (PP) polietilén (PE) poliészter (PET) poliamid (PA)
PP és PE a vegyi hatásoknak és az UV-sugárzásnak jobban ellenáll, de kúszásra hajlamosabbak, tartós szilárdságuk kisebb,
PET és PA érzékenyebb a vegyi hatásokra, de kedvezőbb mechanikai tulajdonságokkal bír,
paramétereik szórhatnak a gyártás megbízhatóságától függően, minőségellenőrzésük fontos
degradálódnak függően a befogadó közeg vegyi és mikrobiológiai jellemzőitől, de el nem bomlanak.
a kedvezőtlen tulajdonságaikat különböző adalékokkal javítják,
a „geo-termékek” esetében ma 120 év élettartammal számolunk,
a leromlás ellenőrzésére a töltésbe funkció nélküli betétdarabokat kell helyezni felülvizsgálat céljából,
4
Termékek
geotextíliák (szőtt, nem szőtt) georácsok (extrudált, szőtt, hegesztett) geoszalagok geocellák (szerelt, épített) geoszőnyeg (hálóból, rácsból, szálból) geopokróc (polimer, természetes anyag is) geofüggöny geoháló geodrén (szalag, lemez) geocső geomembrán geoszintetikus agyagszigetelő geokompozit (hidraulikai, mechanikai)
5
Termékek
6
Termékek
7
Termékek
8
9
Geoműanyagok funkciói
A funkció = hogy valamely geoműanyag milyen elkülönítve értelmezhető fizikai, mechanikai vagy hidraulikai feladatot lát el valamely mérnöki szerkezetben
Funkció Alkalmazási kör
1. Erősítés Mechanikai
2. Védelem 3. Elválasztás 4. Erózióvédelem
Hidraulikai és mechanikai
5. Szűrés 6. Drénezés 7. Szigetelés
Hidraulikai
Funkcionális tervezés A funkcióra való tervezés rendje: ─ a geoműanyagtól a tervezett alkalmazási körben elvárt funkciók azonosítása és az egyes funkciókból eredő igények megállapítása, ─ a fő funkció megállapítása, az ebből következő igénybevételek meghatározása és olyan termék kiválasztása, mely ezeket teljesíti, ─ a kiválasztott termék alkalmasságának ellenőrzése a többi funkció szempontjából, ─ az időjárásállóság és az esetleges egyéb degradációs hatásokkal szembeni ellenállás ellenőrzése.
10
1. funkció: erősítés
valamely geotechnikai szerkezetben fellépő feszültségekkel és alakváltozásokkal szembeni ellenállás létrehozása vagy növelése a geoműanyag tartós húzási ellenállásának, valamint a talaj és a geoműanyag közötti mechanikai kapcsolatnak a felhasználásával
11
1. Funkció - Erősítés
12
Többféle módon, többféle földstatikai feladat megoldása: ─ földutak, gyenge (CBR<3%) teherbírású földművön épült burkolatok ─ töltésrézsűk állékonysága javítható, illetve meredekebb rézsű építhető, ─ erősített talajtámfalak ─ töltések alapozásakor ─ rézsűfelületek lecsúszással szembeni biztonsága javítható Tervezés : statikai számítás, mechanikai jellemzőinek laborvizsgálata, próbaterhelés Igénybevételek a termék pontos funkciójából és a peremfeltételekből: ─ a geoműanyag tervezett élettartamát a kúszási jellemzőinek figyelembevételéhez, ─ a létesítmény kémiai és biológiai körülményeit ezek degradációs hatásainak értékeléséhez, ─ az erősítésre ható legnagyobb húzóerőt az erősített szerkezet teherbírási határállapotára végzett statikai számításokból, ─ az erősítés megengedhető nyúlásának mértékét a használhatósági határállapotokra végzett számítások, követelmények alapján, ─ az erősítéshez kapcsolódó tervezett töltésanyagot az erősítés és a közte működő súrlódás és a beépítés közbeni károsodások értékelésére, ─ az erősítés elvárt teherbírásnövelő hatását az alatta levő talaj teherbírási jellemzői és a ráépülő szemcsés anyag szemeloszlása és vastagsága alapján.
2. funkció: védelem
-
-
a lokális feszültségek csökkentése valamely felület vagy réteg károsodásának megakadályozása vagy csökkentése végett megfelelő tartósság és robusztusság a megfelelő pecsétnyomási ellenállásával a rákerülő szemcsék nyomását a geomembránra vagy más szigetelésre elosztva adja át az igények megállapításához a beépítendő szemcsés anyag legnagyobb szemcseméretét és érdességét vizsgálni és minősíteni kell, elemezni kell, hogy az építési technológiák és a munkagépek várhatóan milyen hatásokat gyakorolnak a védendő szerkezetre.
13
3. funkció: elválasztás
•
• •
két különböző geotechnikai anyag (talajok, stabilizációk) keveredésének megakadályozása a geoműanyag megfelelő erőssége (robusztussága) révén a geotextília e funkcióját akkor tudja teljesíteni, ha a beépítés során működő hatások nem szakítják el az elválasztási célra tervezett geotextíliát ezért tapasztalati-kísérleti alapon választjuk ki, mert az ilyen funkció esetén keletkező igénybevételek számítással nem modellezhetők.
14
3. funkció: elválasztás
15
4. funkció: erózióvédelem
•
a talajrészecskéknek a csapadék lefolyása és/vagy a szél által okozott felületi eróziójának megakadályozása a geoműanyag nyitott és texturált felülete és tartóssága által Az igénybevételek megállapítása a következőket jelenti: • a várható csapadékintenzitás és a lejtőhajlás megállapítása, értékelése, • a rézsűfelszín és a termékre kerülő takaróréteg anyagának minősítése, • a füvesítés, cserjésítés módjának és megtelepedésének elemzése.
16
6. funkció: szűrés
a víz valamely talajrétegből való átszivárgásának megengedése oly módon, hogy közben a talajszemcsék ellenőrizetlen mozgását a geoműanyag meggátolja a síkra merőleges tartós vízszállító-és szemcsevisszatartási képessége által
17
6. funkció: szűrés
18
A szűrési funkció elsősorban a szivárgók esetében meghatározó és geotextiliával teljesíthető. A tartós szűréshez a geotextíliának: • úgy kell visszatartania a víztelenítendő talaj szemcséit, hogy annak váza stabil maradjon, amihez a „jellemző szűrőnyílásának” a talaj bizonyos szemcséinél nagyobbnak kell lennie; • a síkjára merőlegesen a víztelenítendő talajénál kellő biztonsággal nagyobb áteresztőképességgel kell rendelkeznie; • tartósan teljesítenie kell ezt a vízvezető képességet, nem tömődhet el (nem kolmatálódhat), amihez a legfinomabb szemcséket át kell engednie, ezért jellemző nyílásmérete nem lehet kisebb a szükséges érték 20 %-ánál. Az igények megállapítása abból áll, hogy meghatározzuk: • a mechanikai szűrési hatékonyságot, a víztelenítendő talaj szemcsevisszatartásának teljesítését, mely a geotextília O90,w jellemző szűrőnyílásának a talaj szemeloszlásához igazodó megválasztását jelenti, • a hidraulikai szűrési hatékonyságot, mely a síkra merőleges kv vízáteresztőképesség és szükség esetén az elegendő szűrési hossz teljesítését jelenti. Az O90,w jellemző szűrőnyílás egy egységesen elfogadott vizsgálóanyag azon frakciójának átmérőjét jelenti, melynek 90 %-át a geotextília visszatartja.
5. funkció: drénezés
talajban mozgó víz összegyűjtése és szállítása a geoműanyag tartós síkbeli vízszállítóképessége által
19
5. funkció: drénezés
20
elsősorban a földműveket víztelenítő szivárgókban, a konszolidációgyorsító függőleges drénekben, földgátakban az agyagmag határán, geomembránhoz kapcsolódva és töltések alatt lát el a geotextília és/vagy a geoháló, sokszor geokompozitba „szerelve” A méretezésük : képesek legyenek a hidraulikai számításokból kiadódó vízhozam elvezetésére, amihez megfelelő síkbeli áteresztőképességgel és vastagsággal kell rendelkezniük (ezek szorzatának, a transzmisszivitásnak kell tartósan elégségesnek lennie) A tervezés során meg kell állapítani a körülmények elemzése alapján: a drénszerkezethez jutó vízhozamot (q m3/s/m), a drénszerkezetbeli áramlás hidraulikus gradiensét, az egységnyi áramlási úthosszra eső nyomásveszteséget (I dimenzió nélküli mennyiség), az előbbiekből a drénszerkezet szükséges transzmisszivitását (=q/I m2/s), a geoműanyagra a talajról átadódó nyomásokat (p kPa)
7. funkció: szigetelés
folyadékok vagy gázok talajbeli mozgásának megakadályozása a geoműanyag tartós vízzárósága által
21
Alkalmazási körök
1.
Felszín teherbírásnövelése (járhatóság)
2.
Töltésalapozás
3.
Töltéstest építése
4.
Rézsű erősítése
5.
Rézsűk erózióvédelme
6.
Támfalak építése
7.
Földművek csatlakoztatása szerkezetekhez
8.
Víztelenítő szerkezetek
9.
Vízszigetelő rendszerek
22
23
1. alkalmazási kör - teherbírásnövelése Teherbírásnövelés
jó teherbírású szemcsés talaj georács és geotextília
gyenge teherbírású (E2-modulusú) altalaj vagy földműtest
az erősítési, az elválasztási, a szűrési és a drénezési funkció révén • a terület járhatóságát javítsák, • a kötőanyag nélküli szerkezet nyomvályúsodását csökkentsék, • a rétegrendszert gyenge altalaj/alépítmény (elsősorban E215 MPa) esetén megerősítsék, • az alépítményre jutó terhelést egyenletesebben osszák el, • a teher alatti süllyedéseket mérsékeljék (de teljes megszüntetésük nem várható el), • a rétegeket legalább részlegesen elválasszák, pl. hogy megakadályozzák a vasúti ágyazatnak a felpuhult alépítménybe való benyomódását, • a védőréteg és a vasúti ágyazat oldalirányú kitérését csökkentsék
24
1. alkalmazási kör - teherbírásnövelése E0 = 80 MN/m2
Betét nélküli hordozóréteg h, mm
h, mm 1000
1000 E0
900 h
800
EU
Georács E0
900 h
600
(Adott esetben második georács)
600
Kerekszemcsés hordozóréteg
500
400
300
300
200
200 Törmelékszemcsés hordozóréteg 5
10
15
20
Törmelékszemcsés hordozóréteg
100 0
0
Kerekszemcsés hordozóréteg
500
400
100
EU
800 700
700
0
Betéttel ellátott hordozóréteg
25
30
35
40
45
50
EU, MN/m 2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
EU, MN/m 2
1. alkalmazási kör - teherbírásnövelése
25
1. alkalmazási kör - teherbírásnövelése Crow diagramm
26
1. alkalmazási kör - teherbírásnövelése
27
1. alkalmazási kör - teherbírásnövelése
28
1. alkalmazási kör - teherbírásnövelése
29
30
2. alkalmazási kör - töltéslapozás homokos kavics
Töltésalapozás magas töltés
georács vagy geocella és geotextília geodrén
kompresszibilis, kis nyírószilárdságú altalaj
2. alkalmazási kör - töltéslapozás
31
32
2. alkalmazási kör - töltéslapozás
geodrének
2. alkalmazási kör - töltéslapozás Épített cellamatrac
33
2. alkalmazási kör - töltéslapozás 610-es számú út Kaposmérő
34
2. alkalmazási kör - töltéslapozás 610-es számú út Kaposmérő
35
2. alkalmazási kör - töltéslapozás
36
37
3. alkalmazási kör - töltéstest építése
öltéstest építése
szemcsés talaj humusztakaró geotextília vagy geomembrán kötött talaj szemcsés talaj
Töltések egymástól különböző anyagú részeit, vagy a töltéstest bizonyos zónáit geotextíliával vagy geokompozitokkal határolják le, hogy azok az elválasztási, szigetelési vagy a szűrési és drénezési funkció révén • megvédjék a talajokat a szomszédos zónákkal való elkeveredéstől vagy • megakadályozzák a talajok elnedvesedését, s az ezzel járó állapotromlást, • megakadályozzák a vízmozgás okozta szemcsemozgásokat, • lehetővé tegyék a vízmozgásokat.
3. alkalmazási kör - töltéstest építése
38
3. alkalmazási kör - töltéstest építése Tipikus geohab-töltés
39
40
4. alkalmazási kör - rézsűvédelem
humusz
erózióérzékeny talaj
geotextília vagy geoháló vagy geopokróc vagy geoszőnyeg vagy geocella vagy geokompozit esetleg geomembrán illetve geofüggöny
ideiglenesen (a növényzet megerősödéséig) vagy tartósan (a növények védelmét is biztosítva) megvédjék a földrézsű felületén levő szemcséket attól, hogy a lehulló és lefolyó víz magával ragadja őket elsősorban az erózióvédelmi funkció révén.
4. alkalmazási kör - rézsűvédelem Rézsűvédelem: Geohálók
41
4. alkalmazási kör - rézsűvédelem
42
4. alkalmazási kör - rézsűvédelem
43
4. alkalmazási kör - rézsűvédelem Rögzítés a földhorgonyban
44
45
5. alkalmazási kör - rézsűerősítés célszerűen jó szemcsés anyag
georács vagy szőtt geotextília
A töltésanyag nyírószilárdsága által a megengedettnél meredekebb hajlású, de 70-nál nem meredekebb rézsűvel határolt földtestbe több rétegben georácsot vagy szőtt geotextíliát építenek be - új meredek földmű rézsűállékonyságának biztosítására, meglévő töltésrézsűk szélesítésére, megcsúszott rézsűk helyreállítására. Főként az erősítési és kötött töltésanyag esetén a drénezési funkció révén. A meredekebb rézsű felszínét célszerű az erózió ellen geoműanyagokkal védeni.
5. alkalmazási kör - rézsűerősítés
Magyar-Szlovén Vasútvonal Georáccsal erősített talajtámfal
46
5. alkalmazási kör - rézsűerősítés
47
5. alkalmazási kör - rézsűerősítés Meredek rézsű georácsos erősítéssel és geomatracos erózióvédelemmel
48
49
6. alkalmazási kör - erősített talajtámfal célszerűen jó szemcsés anyag homlokzat
georács vagy szőtt geotextília
A földanyag nyírószilárdsága által a megengedettnél és 70-nál meredekebb síkkal határolt földtestbe több rétegben georácsot, geotextíliát vagy geoszalagot építenek be, és azokat a homlokfalat lezáró, geoműanyagból vagy betonból, vasbetonból készülő elemekhez kapcsolják - a töltésanyag saját állékonyságának biztosítására, a töltésanyaggal megtámasztott földtömeg állékonyságának biztosítására . Erősítési funkció
6. alkalmazási kör - erősített talajtámfal
M7 autópálya Bszárszó – Ordacsehi Terra-Mesh támfal Pannon-Freyssinet
50
6. alkalmazási kör - erősített talajtámfal
51
6. alkalmazási kör - erősített talajtámfal
52
7. alkalmazási kör - szerkezet és földmű csatlakozás ás
durva szemcsés talaj szerkezet vagy geomembrán geotextília
A földművekhez csatlakozó szerkezetek (falak, támfalak, hídfők, cölöpök, geomembránok) és a töltésanyag közé geotextíliát, esetleg geokompozitot építenek be - a csatlakozó szerkezetek védelmére, a vízelvezetés céljából. Védelmi és erősítési, illetve drénezési és szűrési funkciók.
53
7. alkalmazási kör - szerkezet és földmű csatlakozás
54
8. alkalmazási kör - víztelenítő szerkezetek burkolat
árok
szemcsés szivárgótest geotextília kötött talaj geocső
A földművekhez létesülő szivárgókba geocsövet, a víztelenítendő talaj és a szivárgótest, valamint szükség esetén a szivárgótest és geocső közé geotextíliákat építenek be, - a vízmozgás okozta szemcsemozgások megakadályozása céljából, a vízmozgás lehetővé tételére. Elsősorban a szűrési, másodsorban az elválasztási funkció teljesítésére.
55
8. alkalmazási kör - víztelenítő szerkezetek
56
9. alkalmazási kör - szigetelő rendszerek szemét homokos kavics geotextília+geomembrán termett talaj
57
9. alkalmazási kör - szigetelő rendszerek
58
9. alkalmazási kör - szigetelő rendszerek
59
Földművek erősítése geoműanyagokkal
szőtt geotextília, georács+nemszőtt geotextília elválasztásra és erősítésre vasbeton, gabion burkolásra
georács, szőtt geotextília erősítésre szalagdrén konszolidáció gyorsításra
60
geopokróc, geotextília, geoháló erózióvédelemre
georács, geoszalag erősítésre
geotextília szűrésre
61
Alkalmazási kör - Funkció töltés- töltéstest teher- rézsű- rézsű- erősített földmű- víztelealapozás építése bírás- védelem erősítés talaj- csatla- nítés növelés támfal koztatás
alkalmazási kör f
szigetelés
u
drénezés
n
szűrés
k
erózióvédelem
c
elválasztás
i
védelem
ó
erősítés
***
szőtt, hurkolt extrudált
georács hegesztett, szőtt, hurkolt
e
geoháló
r
geomembrán
m
geofüggöny
é
geopokróc
k
geoszőnyeg geocella
***
nemszőtt
geotextília
t
** *
egyirányú kétirányú egyirányú kétirányú
** ** *** *** ** **
** * * * ** * *
* * * * *** * ***
* * * *** * * *
* *
* ** * *** * **
* ***
* **
* **
szalagból gyárilag készítet rácsból helyszínen szerelt
*
* * ** * * ***
***
* ** ***
* * ***
**
**
georács+geotextília
*** alapvető
** fontos
* **
* *
** *
*** *
*** *
*** *
** * **
*** * ***
*
** *** * ** ***
* *
*** ***
* *
*** *
geoszintetikus agyagszig. lemez- vagy szalagdrén
* *** ***
**
geocső geokompozit
*
* * *
* *** ***
* másodlagos
***
*
**
* **
Alkalmassági követelmények Alkalmasság követelmények MSZ EN 13249 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. Az utak és más közlekedési területek (a vasutak és az aszfalt beépítésének kivételével) szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői. Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in the construction of roads and other trafficked areas (excluding railways and asphalt inclusion) MSZ EN 13250 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. A vasutak szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in the construction of railways MSZ EN 13251 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. A földmunkák és az alapozások során, valamint a gyűjtőszerkezetekben való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in earthworks, foundations, and retaining structures MSZ EN 13252 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. A vízelvezető rendszerekben való alkalmazás előírt jellemzői. Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in drainage systems MSZ EN 13253 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. Az eróziót szabályozó munkákban (partvédelem, partvédő művek) való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in erosion control works (coastal protection, bank revetments) MSZ EN 13254:2001 Geotextíliák és rokon termékeik. A víztározók és gátak szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in the construction of reservoires and dams. MSZ EN 13255:2001 Geotextíliák és rokon termékeik. A csatornák szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in the construction of canals MSZ EN 13256:2001 Geotextíliák és rokon termékeik. Az alagutak és a föld alatti műtárgyak szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in the construction of tunnels and underground structures MSZ EN 13257 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. A szilárdhulladék-lerakókban való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in solid waste disposals MSZ EN 13265 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. A folyékonyhulladék-lerakó létesítményekben való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in liquid waste containment MSZ EN 13361 : 2004 Geoszintetikus szigetelők. A víztározók és gátak szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői Geosynthetic barriers. Characteristics required for use in the construction of reservoires and dams. MSZ EN 13491 : 2004 Geoszintetikus szigetelők. Az alagutak és a föld alatti műtárgyak szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői Geosynthetic barriers. Characteristics required for use in the construction of tunnels and underground structures MSZ EN 13492 : 2001 Geoszintetikus szigetelők. A folyékony hulladék-lerakókban, átrakóhelyeken vagy másodlagos folyadéktárolókban való alkalmazás előírt jellemzői Geotextiles and geotextile-related products. Characteristics required for use in the construction of liquid waste disposal sites, transfer stations or secondary containment
62
63
Alkalmazás MSZ EN 13249 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. Az utak és más közlekedési területek (a vasutak és az aszfaltbeépítések kivételével) szerkezetében való alkalmazás előírt jellemzői Jellemző
(1) Szakítószilárdság b (2) Nyúlás a legnagyobb erőnél (3) Varratok és kötések szakítószilárdsága (4) Statikus átszakítás (CBR-vizsgálat) a b a (5) Dinamikus átszakítási ellenállás (kúpos ejtővizsgálat) (6) Súrlódási jellemzők (7) Húzókúszás (8) Telepítéskor bekövetkező károsodás (9) Jellemző szűrőnyílás (10) Síkra merőleges vízáteresztő képesség (11) Tartósság (11.1) Időjárással szembeni ellenállás (11.2) Kémiai öregítéssel szembeni ellenállás
1. táblázat: Funkciók, a funkciókhoz tartozó jellemzők és az alkalmazott vizsgálati módszerek Vizsgálati módszer
EN ISO 10319 EN ISO 10319 EN ISO 10321 EN ISO 12236 EN 918 prEN ISO 12957-1:1997 és prEN ISO 12957-2:1997 EN ISO 13431 ENV ISO 10722-1 EN ISO 12956 EN ISO 11058 B melléklet szerint EN 12224 ENV ISO 12960 vagy ENV ISO 13438, ENV 12447 EN 12225
Funkciók Szűrés
Elválasztás
Megerősítés
H A S S H S
H A S H A S
H H S H H A
– A H H H A S
– A A A H A S
S A – A H A S
(11.3) Mikrobiológiai lebomlással szembeni ellenállás S S S Fontosság: H: harmonizációs követelmény A: az összes felhasználási feltétel esetén lényeges S: a sajátos felhasználási feltételek esetén lényeges „–”: mutatja, hogy a jellemző nem lényeges az adott funkció esetén a Figyelembe kell venni, hogy ez a vizsgálat nem alkalmazható néhány terméktípushoz, például a georácsokhoz. b Ha a mechanikai tulajdonságok (szakítószilárdság és statikus átszakítás) „H”-val vannak jelölve ebben a táblázatban, akkor a gyártónak mindkettő adatait szolgáltatnia kell. A műszaki követelményben elegendő csak az egyiknek vagy a szakítószilárdságnak, vagy a statikus átszakításnak az alkalmazása.
Tulajdonságok
64
Tulajdonságok
65
A geoműanyagok egyes tulajdonságainak súlya a funkció teljesítése szempontjából a geoműanyag funkciója
a geoműanyag tulajdonsága
szigetelés
polimerfajta szerkezet UV-stabilizálás
* ** *
**
vastagság területi sűrűség
* *
** *
drénezés
szűrés
**
erősítés
**
** ** **
*
* *
* * *
* *
* **
* **
** **
*
* * * *
* * ** * *
* * * * *
** ** ** ** **
*
*
*
*
*
*
**
húzási merevség szakítószilárdság szakadó nyúlás kúszási hajlam toldási ellenállás összenyomhatóság
erózióelválasztás védelem védelem
*
felületi súrlódás statikus átszakítási ellenállás dinamikus átszakítási ellenállás sérülésekkel szembeni ellenállás
** ** **
* * *
* * **
* * *
* * **
** ** **
* * **
általános tartósság időjárásállóság
** *
** *
** *
* **
** *
** *
** *
síkra merőleges vízvezetőképesség síkbeli vízáteresztőképesség jellemző szűrőnyílás eltömődéssel szembeni ellenállás
**
*
** *
** * ** *
* *
*
** nagyon fontos
1.
* fontos
** **
** **
Tulajdonságok
66
Fizikai tulajdonságok vizsgálata C MSZ EN 964 – 1 : 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. A vastagság maghatározása előírt terhelésekkel. 1. rész: Egyes rétegek Geotextiles and geotextile-related products. Determination of thickness at specified pressures. Part 1: Single layers C MSZ EN 965 : 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. A területi sűrűség meghatározása Geotextiles and geotextile-related products. Determination of mass per unit area EN ISO 9863 - 1 : 2005 Geműanyagok. A vastagságának meghatározása előírt nyomáson. 1. rész: Egyetlen réteg Geosynthetics. Determination of thicknes at specified pressures. Part 2: Single layers C MSZ EN ISO 9863 - 2: 1998 Geotextíliák és rokon termékeik. Vastagság meghatározás előirt terhelésekkel. 2. rész: Eljárás a többrétegű termékek egyes rétegeinek vastagság meghatározásához Geotextiles and geotextile-related products. Determation of thickness at specified pressures. Part 2: Procedure for determination of thickness of single layers of multilayer products EN ISO 9864: 2005 Geoműanyagok. Geotextíliák és rokon termékeik. Vizsgálati módszer geotextiliák és rokon termékeik területi sűrűségének meghatározására Geotextiles and geotextile-related products. Test method for the determination of mass per unit area of geotextiles and geotextile-related products C MSZ EN 14196 : 2003 Geoműanyagok. Vizsgálati módszerek geoszintetikus agyagszigetelők területi sűrűségének meghatározására Geosythetics. Test methods for measuring mass per unit area of clay geosynthetic barriers
Tulajdonságok
67
Mechanikai vizsgálatok C MSZ ENV 1897 : 1998 Geotextíliák és rokon termékeik. Nyomás alatti kúszási tulajdonságok meghatározása Geotextiles and geotextile-related products. Detemination of the compressive creep properties C MSZ EN 918 : 1998 Geotextíliák és rokon termékeik. Dinamikus átszakításvizsgálat (kúpos ejtővizsgálat) Geotextiles and geotextile-related products. Dynamic perforation test (cone drop test) C MSZ EN ISO 10319 : 1998 Geotextíliák. Szélessávú szakítóvizsgálat Geotextiles. Wide – width tensiletest C MSZ EN ISO 10321 : 1998 Geotextíliák. Kötések/varratok szakítóvizsgálata széles sávú módszerrel Geotextiles. Tensile test for joints/seams by wide–width method C MSZ EN ISO 12236 : 1998 Geotextíliák és rokon termékeik. Statikus átszakításvizsgálat (CBR-vizsgálat). Geotextiles and geotextile-related products. Static puncture test (CBR test) EN ISO 12957 - 1 : 2005 Geotextíliák és rokon termékeik. A nyírási jelelmzők meghatározása. 1. rész: Közvetlen nyíróvizsgálat Geotextiles and geotextile-related products. Detemination of friction characteristics – Part 1: Direct shear test EN ISO 12957 - 2 : 2005 Geotextíliák és rokon termékeik. A nyírási jelelmzők meghatározása. 2. rész: Lejtős síkú vizsgálat Geotextiles and geotextile-related products. Detemination of friction characteristics – Part 2: Inclined plane test EN ISO 13426 : 2003 Geotextíliák és rokon termékeik. A belső kapcsolatok szilárdsága 1. rész: Geocellák Geotextiles and geotextile-related products. Strength of internal junctions – Part 1: Geocells J MSZ EN ISO 13431: 2000 Geotextíliák és rokon termékeik. A húzó- kúszási és a szakítási viselkedés meghatározása Geotextiles and geotextile-related products. Determination of tensile creep and rupture behaviour EN ISO 13738: 2004 Geotextíliák és rokon termékeik. A talajból való kihúzódással szembeni ellenállás Geotextiles and geotextile-related products. Determination of pullout resistance in soil
Tulajdonságok
68
Szakító vizsgálat
Wide-width tensile test (200 mm) EN ISO 10319
69
Statikus átszakításvizsgálat
Static puncture (CBR test) EN ISO 12236
70
71
Tulajdonságok Tartóssági vizsgálatok J MSZ CR ISO 13434 : 2000 Irányelvek a geotextíliák és rokon termékeik tartósságáról Guidelines on durability of geotextiles and geotextile-related products C MSZ ENV 12224 : 2000 Geotextíliák és rokon termékeik. Az időjárással szembeni ellenállás meghatározása Geotextiles and geotextile-related products. Determiation of the resistance to weathering C MSZ ENV 12225 : 2000 Geotextíliák és rokon termékeik. Módszer a mikrobiológiai ellenállás meghatározására elásási próbával Geotextiles and geotextile-related products. Method for determining the mickrobiological resistance by soil burial test C MSZ ENV 12226 : 2000 Geotextíliák és rokon termékeik. Általános vizsgálatok a tartóssági vizsgálatot követő kiértékeléshez General tests for evaluation following durability testing C MSZ ENV 12447 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. Vizsgálati módszer a hidrolízissel szembeni ellenállás meghatározására Geotextiles and geotextile-related products. Screening test method for determining the resistance to hydrolysis in water J MSZ ENV ISO 13438 : 2004 Geotextíliák és rokon termékeik. Átvilágításos vizsgálat az oxidációval szembeni ellenállás meghatározásához Geotextiles and geotextile-related products. Screening test method for determining the resistance to oxidation J MSZ EN 13562 : 2000 Geotextíliák és rokon termékeik. A vízbehatolással szembeni ellenállás meghatározása (a hidrosztatikai nyomás vizsgálata) Geotextiles and geotextile-related products. Determation of resistance to penetration by water (hydrostatic pressure test) J MSZ ENV ISO 13719 : 2002 Geotextíliák és rokon termékeik. A szigetelésvédő geotextíliák tartós hatékonyságának meghatározása Geotextiles and geotextile-related products. Determiation of the long term protection efficiency of geotextiles in contact with geosynthetic barriers C MSZ ENV 14030 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik. Vizsgálati módszer a savakkal és lúgokkal szembeni ellenállás meghatározására Geotextiles and geotextile-related products. Screening test method for determining the resistance to acid and alkaline liquids C MSZ ENV 14414 : 2004 Geoműanyagok. Vizsgálati módszer a vegyi ellenállás meghatározására feltöltések építése esetén Geosynthetics. Screening test method for determining the chemical resistance for landfill applications C MSZ ENV 14415 : 2004 Geoszintetikus szigetelők. Vizsgálati módszer a kilúgozódási ellenállás meghatározására Geosynthetic barriers. Screening test method for determining the resistance to leaching
Tulajdonságok
72
Hidraulikai vizsgálatok J MSZ EN ISO 11058 : 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. A síkra merőleges, terhelés nélküli vízáteresztő képességi jellemzők meghatározása Geotextiles and geotextile-related products. Determination of water permeability characteristics normal to the plane, without load J MSZ EN ISO 12956 : 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. A jellemző szűrőnyílás meghatározása Geotextiles and geotextile-related products. Determation of the characteristic opening size J MSZ EN ISO 12958 : 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. A vízáramlás meghatározása a termék síkjában Geotextiles and geotextile-related products. Determenation of water flow capacity in their plane
Tulajdonságok
73
Beépítési vizsgálatok C MSZ EN 963 : 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. Mintavétel és a próbadarabok készítése Geotextiles and geotextile-related products. Sampling and preparation of test specimens EN ISO 9862 : 2005 Geoműanyagok. Mintavétel és a próbadarabok készítése Geosynthetics. Sampling and preparation of test specimens J MSZ EN ISO 10320 : 2000 Geotextíliák és rokon termékeik. Helyszíni azonosítás Geotextiles and geotextile-related products. Identification on site J MSZ EN ISO 13427: 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. A dörzsölés utáni sérülések utánzása (csúszótömbös vizsgálat) Geotextiles and geotextile-related products. Abrasion damage simulation (sliding block test) J MSZ EN ISO 13437 : 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. A minták talajban való elhelyezése és kivétele, valamint a próbatestek laboratóriumi vizsgálata Geotextiles and geotextile-related products. Method for installing and extracting samples in soil, and testing specimens in laboratory C MSZ ENV ISO 10722-1 : 1999 Geotextíliák és rokon termékeik. Eljárás telepítéskor bekövetkező sérülések szimulálására. 1.rész: Telepítés szemcsés anyagokon Geotextiles and geotextile-related products. Procedure for simulating damage during installation. Part 1: Installation in granular materials
74
Tervezés funkcióra – méretezés igénybevételre
Tervezés - Méretezés 1. Mechanikai igénybevételek, követelmények
húzóerők nyíróerők a talaj-geoműanyag határán átszúródás E2-teherbírás a geoműanyag-szemcsés réteg felett
2. Hidraulikai igénybevételek
szükséges síkbeli és síkra merőleges vízvezetőképesség szűrőképességi követelmény
3. Környezeti hatások
környezeti vegyi hatások UV-hatás mértéke
4. Tartósság
beépítés közben gyors töltésépítés teljes élettartam
5. Módszer
számítások (statikai, hidraulikai – hagyományos,FEM) megelőző intézkedések (összehasonlítható tapasztalatok) próbaterhelés (próbabeépítés)
75
Tervezési ismeretek, szabványok
Koerner: Designing with geosynthetics
ÚT 2.-1.222 Utak geotechnikai tervezésének általános szabályai
BS 2002:1995 Strengthened/reinforced soils and other fills
ZTVE-StB 94 1997BS 2002:1995 Merkblatt für die Anwendung von Geotextilien und Geogittern im Erdbau des Straßenbaus
Geoműanyaggyártó cégek Tervezési segédletek
76
Tervezés ÚT 2-1.222:2002 Utak geotechnikai tervezésének általános szabályai Alkalmazási körök, tervezési alapelvek és hivatkozások az MSZ EN szabványokra
a földművek felső zónájának geoműanyagokkal való teherbírásnövelésének méretezési elvei, a töltésalapozás során alkalmazható, geoműanyagokkal erősített szerkezetek tervezésének fő szabályai, a rézsűállékonyság geoműanyagokkal való növelésének tervezése, a geoműanyagokkal erősített támszerkezetek tervezési módszerei, a felszín alatti víztelenítés berendezéseiben alkalmazható geoműanyagok fő követelményeit.
77
Koerner tervezési alapelve
a geoműanyagtól elvárt funkciók azonosítása
az egyes funkciókból eredő igénybevételek, követelmények meghatározása,
a fő funkció megállapítása és olyan termék kiválasztása, mely ennek követelményeit teljesíti,
a kiválasztott termék alkalmasságának ellenőrzése a többi funkció szempontjából,
az időjárásállóság és az esetleges egyéb degradációs hatásokkal szembeni ellenállás ellenőrzése.
78
Tervezés
79
Példa: töltésalapozás geoműanyagokkal (?) 1.
Kapilláris réteg (töltésanyag) megóvása
2.
Járhatóság biztosítása
3.
Töltésállékonyság biztosítása
1. eset 1.
2.
3.
4.
5.
Alkalmazási kör Tervező kapilláris megszakító réteg megóvása a kötött talajú terepfelszínen Funkció Tervező elválasztás szűrés Igénybevételek, követelmények Tervező (tapasztalat, megelőzés) átszúródás beépítéskor rákerülő durvaszemcsés talaj + építési forgalom szűrési követelmények teljes élettartam alatt alatta levő finomszemcsés talaj degradáció elkerülése környezeti feltételek (talajvíz, talaj vegyi jellemzői) Termék Szállító nem szőtt szőtt geotextíliák Tulajdonságok Gyártó (EN ISO független tanúsítással) területi sűrűség, statikus átszúródási ellenállás (GRK) jellemző szűrőnyílás, merőleges áteresztőképesség polimerfajta Minőségellenőrzés Vállalkozó, Mérnök károsodás vizsgálata próbabeépítés utáni kibontással polimerfajta + területi sűrűség gyártó által építésközi ellenőrzésre területi sűrűség + károsodás mérés, ill. szemlélés szúrópróbaszerű ellenőrzésként
6.
80
A Geotextília Robusztussági Kategória (GRK) Nem szőtt geotextíliák kiválasztása az építés közbeni átszúródás elkerülésére tömörítés Talajfajta a geotextília egyik oldalán
AB1
AB2
nagyon csekély hatású
AB3
AB4
építési forgalom 5…15 cm kis nyommélységű gyúróhatásával gyúróhatással
15 cm feletti nyommélységű gyúróhatással
AS1
nem kritikus szemcsés anyag
GRK1
GRK1
GRK2
GRK3
AS2
durva- és vegyes szemcséjű anyag
GRK2
GRK2
GRK3
GRK4
görgeteges, de 40 % alatt GRK3 GRK3 GRK4 vagy éles szélű, tört AS2 40 %-nál több görgeteg AS4 GRK4 GRK4 GRK5 vagy éles szélű AS3 nagy 40 % feletti görgeteg AS5 GRK5 GRK5 (1) és éles szélű, tört anyag (1) Építéshelyi kísérletek szükségesek vagy növelni kell a szemcsés réteg vastagságát. AS3
GRK5 (1) (1)
Geotextília Erősségi Osztály GRK
Statikus átszakítóerő (x*-s)
Területi sűrűség (x*)
1
≥ 0,5 kN
≥ 80 g/m2
2
≥ 1,0 kN
≥ 100 g/m2
3
≥ 1,5 kN
≥ 150 g/m
2
4
≥ 2,5 kN
≥ 250 g/m
2
5
≥ 3,5 kN
≥ 300 g/m2
81
Méretezés szűrésre 1.
82
Mechanikai szűrési hatékonyság O90,w szükséges jellemző szűrőnyílás O90,w ≤ dt O90,w ≤ d90 dt a talaj jellemző szemcsemérete a talaj szemeloszlásától függő szorzó
2.
Hidraulikai szűrési hatékonyság km szükséges síkra merőleges áteresztőképesség η . km ≥ k k a talaj áteresztőképessége a talaj szemeloszlásától függő szorzó
1. eset 1.
2.
3.
4.
5.
6.
Alkalmazási kör Tervező kapilláris megszakító réteg megóvása a kötött talajú terepfelszínen Funkció Tervező elválasztás szűrés Igénybevételek, követelmények Tervező (tapasztalat, megelőzés) átszúródás beépítéskor rákerülő durvaszemcsés talaj + építési forgalom szűrési követelmények teljes élettartam alatt alatta levő finomszemcsés talaj degradáció elkerülése környezeti feltételek (talajvíz, talaj vegyi jellemzői) Termék Szállító nem szőtt szőtt geotextíliák Tulajdonságok Gyártó (EN ISO független tanúsítással) területi sűrűség, statikus átszúródási ellenállás (GRK) jellemző szűrőnyílás, merőleges áteresztőképesség polimerfajta Minőségellenőrzés Vállalkozó, Mérnök károsodás vizsgálata próbabeépítés utáni kibontással polimerfajta + területi sűrűség gyártó által építésközi ellenőrzésre területi sűrűség + károsodás mérés, ill. szemlélés szúrópróbaszerű ellenőrzésként
83
2. eset 1.
Alkalmazási kör
2.
3.
84 Tervező javaslata – Vállalkozó ajánlata
járhatóság biztosítása a gyenge teherbírású terepen
Funkció
Vállalkozó
erősítés
elválasztás, szűrés (lásd A)
Igénybevételek, követelmények
Vállalkozó
E2 teherbírás javításának mértéke építés közben altalaj teherbírása + szemcsés réteg vastagsága
4.
5.
6.
Termék
georács + geotextília (lásd A)
szőtt geotextíliák
Tulajdonságok
szakítószilárdság, szakadó nyúlás
merevség (húzóerő 2…5 % nyúlásnál)
szerkezet (szál- és csomópont)
Minőségellenőrzés
Szállító tapasztalat alapján
Gyártó (EN ISO független tanúsítással)
Vállalkozó (Mérnök)
teherbírásnövekedés próbabeépítés utáni méréssel
polimerfajta + szakítószilárdság gyártó által építésközi ellenőrzésre
járhatóság szemrevételezéssel építésközi ellenőrzésre
E2 teherbírás tárcsás méréssel szúrópróbaszerű ellenőrzésként
2. eset
85
1 réteg georáccsal és szemcsés réteggel elérhető teherbírásnövekedés georács típusa és szemcsés réteg tetején mérendő E2 MPa
h cm
80
rétegvastagság
100
60 GR1 - 25 GR2 - 25
40
GR1 - 60 GR2 - 60
20
0 1 10
2 15
4 25
7 35
10 45
CBR % E 2 MPa
altalaj teherbírása
3. eset 1.
Alkalmazási kör
2.
3.
Tervező
töltésalapozás gyenge teherbírású altalajon
Funkció
Tervező
erősítés
elválasztás, szűrés (lásd A)
Igénybevételek, követelmények
86
Tervező
húzóerő a szétcsúszás elkerülésére építés közben (és később) felszín nyírószilárdsága + töltésgeometria
húzóerő az alaptörés elkerülésére építés közben (és később) altalaj nyírószilárdsága + töltésgeometria
geoműanyag-talaj közötti erőátadás felszín és töltésanyag nyírószilárdsága + töltésgeometria
(öregedés, degradáció elkerülése) környezeti feltételek (talajvíz, talaj vegyi jellemzői)
4.
5.
6.
Termék
Szállító
georács
szőtt geotextíliák
Tulajdonságok
szakítószilárdság
geoműanyag-talaj súrlódási kapcsolat
(kúszási, degradációs jellemzők)
Minőségellenőrzés
Gyártó (EN ISO független tanúsítással)
Vállalkozó, Mérnök
beépítési károsodás + talajkapcsolat próbabeépítés során méréssel
polimerfajta + szakítószilárdság gyártó által építésközi ellenőrzésre
szakítószilárdság szúrópróbaszerű ellenőrzésként
