Laboratorní zkoušky stabilizačního účinku geomříží Tensar TriAx Autor: Veronika Libosvárová Článek vydán: 7. číslo magazínu GEOmail (říjen 2010) Společnost Tensar International uvedla prostřednictvím naší společnosti v roce 2008 na český trh trojosou monolitickou stabilizační geomříž Tensar TriAx. Tato léta vyvíjená geomříž je nástupcem osvědčené dvouosé monolitické stabilizační geomříže Tensar SS. Účelem zkoušek provedených na ČVUT v Praze, Fakultě stavební, Katedře železničních staveb bylo posouzení účinnosti nově vyvinuté geomříže vůči geomříži běžně používané v českém stavebnictví. Laboratorní testy na vzorcích stabilizačních geomříží byly provedeny na modelech pražcového podloží v měřítku 1:1 s 250 000 zatěžovacími cykly. Během zatěžovacích cyklů byly měřeny poklesy jednotlivých vrstev a dále statické a dynamické moduly přetvárnosti. Skladba pražcového podloží
Obrázek č. 1: Skladba pražcového podloží Podloží bylo tvořeno cihlářskou hlínou složenou z 21% jílu, 31% slínu, 22% písku, 22% strusky a 4% pilin. Hlína byla při dodání bez pórů s vlhkostí cca 20%. Tento typ hlíny si během zkoušek zachovává neměnnou vlhkost a povrch vrstvy vykazuje únosnost vyjádřenou statickým modulem přetvárnosti cca 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 Strana 1 (celkem 5) Článek ze 7. čísla magazínu GEOmail (říjen 2010) Laboratorní zkoušky stabilizačního účinku geomříží Tensar TriAx
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%.
Konstrukční
vrstva
byla
tvořena drceným kamenivem z amfibolitu frakce 0/32 mm. Kolejové lože bylo tvořeno drceným kamenivem z amfibolitu frakce 32/63 mm.
Postup prací Laboratorní zkoušky byly provedeny ve zkušebním boxu o rozměrech 2,0 x 1,0 x 0,8 m. K minimalizaci tření pražcového podloží o stěny boxu byly dřevěné stěny obloženy pozinkovaným plechem. Dno a stěny boxu byly dále překryty tenkou fólií pro zamezení vysychání cihlářské hlíny. Na dno zkušebního boxu byly uloženy kvádry cihlářské hlíny, které byly pomocí ručního vibračního hutnícího zařízení zhutněny. Výsledná mocnost podloží byla 28 cm. Na tuto vrstvu byla uložena separační geotextilie a stabilizační geomříž. Mezi geosyntetiky a stěnami boxu byla ponechána mezera cca 1 cm. Dále byla uložena a zhutněna konstrukční vrstva o výsledné mocnosti 15 cm. Kolejové lože o mocnosti 30 cm bylo uloženo a zhutněno ve dvou vrstvách. Na urovnanou vrstvu kolejového lože byla umístěna polovina betonového pražce s 50 cm dlouhým kusem kolejnice. K cyklickému zatěžování byl použit hydraulický válec umístěný na tuhém ocelovém a
rámu.
záznamové
Obsluha
jednotky.
zařízení Hlava
byla
kolejnice
zajištěna byla
pomocí
zatěžována
speciální silou
řídící
v rozmezí
2 – 42 kN se sinusovitým průběhem a frekvencí 3 Hz. Obě sledované konstrukce byly zatěžovány 250 000 cykly.
Obrázek č. 2: Cyklické zatěžování modelu Strana 2 (celkem 5) Článek ze 7. čísla magazínu GEOmail (říjen 2010) Laboratorní zkoušky stabilizačního účinku geomříží Tensar TriAx
Měřené parametry – statický modul přetvárnosti – při zřizování jednotlivých vrstev modelu byla na každé vrstvě (podloží, konstrukční vrstva, kolejové lože) provedena statická zatěžovací zkouška. Zkoušky byly umístěny v průsečíku kolejnice a osy pražce. Stejný postup zkoušek byl proveden při rozebírání konstrukce po cyklickém zatěžování. Na každé konstrukci bylo provedeno 6 zatěžovacích zkoušek – rázový modul deformace – zkoušky byly provedeny obdobným způsobem jako při provádění zkoušek statického modulu přetvárnosti. Zkoušená místa byla zvolena mimo profil statických zkoušek. Na každé konstrukci bylo provedeno celkem 12 zkoušek – poklesy – při cyklickém zatěžování byly sledovány poklesy ve třech výškových úrovních,
na
horním
povrchu
pražce,
na
povrchu
konstrukční
vrstvy
a na stabilizační geomříži. V každé výškové úrovni byly měřeny poklesy ve 4 bodech stejně vzdálených od průsečíku kolejnice a osy pražce. Měření probíhalo pomocí speciálních svislých ocelových trnů. Poklesy byly měřeny digitálními měřidly. Ta byla pomocí stojánků umístěna na příčnou ocelovou konstrukci, která byla připevněna k podlaze zkušebny v dostatečné vzdálenosti od zkušebního boxu. Digitální měřidla byla během cyklického zatěžování deaktivována. K jejich aktivaci došlo vždy po dosažení určitého počtu cyklů. Po dobu měření poklesů bylo cyklické zatěžování přerušeno. Odečet poklesů probíhal v nezatíženém stavu a při zatížení hlavy kolejnice silami vzrůstajícími až do 42 kN. Toto zatížení odpovídá nápravovému zatížení o velikosti 22,5 t.
Výsledky měření Statické moduly přetvárnosti naměřené při výstavbě a rozebírání obou modelů na jednotlivých vrstvách konstrukce byly následující:
Tensar SS30
Tensar TriAx TX160
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
Průběhy poklesů pražce, povrchu konstrukční vrstvy a geosyntetika při cyklickém zatížení kolejnice silou 42 kN jsou uvedeny na obrázcích 3 a 4. Strana 3 (celkem 5) Článek ze 7. čísla magazínu GEOmail (říjen 2010) Laboratorní zkoušky stabilizačního účinku geomříží Tensar TriAx
Obrázek č. 3: Průběh poklesu pražce, povrchu konstrukční vrstvy a geomříže Tensar SS30 při cyklickém zatěžování
Obrázek č. 4: Průběh poklesu pražce, povrchu konstrukční vrstvy a geomříže Tensar TriAx TX160 při cyklickém zatěžování Po 250 000 zatěžovacích cyklech byl naměřen trvalý pokles konstrukční vrstvy 0,61 mm a pražce 6,95 mm v případě použití geomříže Tensar SS30. V případě použití geomříže Tensar TriAx je pokles konstrukční vrstvy 0,52 mm a pražce 2,69 mm.
Strana 4 (celkem 5) Článek ze 7. čísla magazínu GEOmail (říjen 2010) Laboratorní zkoušky stabilizačního účinku geomříží Tensar TriAx
Závěr Po porovnání hodnot naměřených v obou boxech lze konstatovat, že byla zachována velmi dobrá shoda vstupních parametrů obou konstrukcí. Hodnoty statických modulů přetvárnosti vyšly ve fázi výstavby vyšší u konstrukce s geomříží Tensar SS30, zatímco při rozebírání byly vyšší hodnoty u konstrukce s geomříží Tensar TriAx TX160. U konstrukce s geomříží Tensar TriAx TX160 byla zjištěna 3,3x větší změna únosnosti na povrchu kolejového lože a 2,7x větší na povrchu konstrukční vrstvy při porovnání hodnot zjištěných před a po provedení cyklického zatěžování. Absolutní u
modelu
hodnoty
s geomříží
poklesu
Tensar
pražce
SS30
došlo
nelze
přímo
porovnávat,
pravděpodobně
až
po
jelikož prvních
50 000 cyklech k plnému kontaktu mezi ložnou plochou pražce a kolejovým ložem. Inkrementální přírůstky poklesu pražce při zatížení kolejnice silou 42 kN byly po 100 000 a 250 000 zatěžovacích cyklech zjištěny nižší u konstrukce s geomříží Tensar TriAx. Konstrukce
s geomříží
Tensar
TriAx
TX160
vykázala
z hlediska
sledovaných parametrů, tj. únosnosti a poklesů při cyklickém zatěžování lepší výsledky než konstrukce s geomříží Tensar SS30. Lze tedy konstatovat, že trojosá tuhá monolitická geomříž Tensar TriAx TX160 vykazuje, při použité konfiguraci
materiálů,
vyšší
nebo
minimálně
stejný
stabilizační
účinek
než dvouosá tuhá monolitická geomříž 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
Strana 5 (celkem 5) Článek ze 7. čísla magazínu GEOmail (říjen 2010) Laboratorní zkoušky stabilizačního účinku geomříží Tensar TriAx
