Ontwerpen met. Technische factoren

Ontwerpen met E’GRID-producten

Technische factoren

Hoofdstuk 1: Duurzaamheid

1.1 – 1.2

Hoofdstuk 2: Wrijving

2.1 – 2.5

Hoofdstuk 3: Beschadiging bij verwerking 3.1 – 3.7 Hoofdstuk 4: Veroudering

4.1 – 4.2

Hoofdstuk 5: Verbinding met Keystone®

5.1 – 5.4

Hoofdstuk 6: Kruip

6

TEXION GEOSYNTHETICS NV – Esmoreitlaan 47 b 42 – 2050 Antwerpen – Belgium http://www.geogrid.be en http://www.geogrid.nl

Hoofdstuk 1: DUURZAAMHEID

1: Inleiding: Wanneer men wapeningsmaterialen voor grond worden gebruikt, kunnen deze worden blootgesteld aan heel wat omgevingsfactoren, die een invloed kunnen hebben op de duurzaamheid ervan. Voorbeelden zijn: chemische aantasting (zuren en basen), microbiologische aantasting, oxidatie en hydrolyse. Als men wil dat een product bestand is tegen die factoren, is het vooral belangrijk het juiste materiaal te kiezen.

2: Grondstoffen gebruikt voor het vervaardigen van E’GRID-producten: De materialen die werden geselecteerd voor het vervaardigen van E’GRIDproducten, zijn internationaal erkende technische klassen van polypropyleen (PP) en hogedichtheidspolyethyleen (HDPE). Die twee soorten polymeren behoren tot de meest inerte van alle grondstoffen die de ingenieur ter beschikking heeft. Zij worden wijd en zijd gebruikt in kritische toepassingen zoals gasleidingen, leidingen en installaties voor warm en koud water, opslag van chemische stoffen, tanks voor motorbrandstoffen en verschillende toepassingen onder de motorkap, o.a. accubehuizingen. In een studie die werd uitgevoerd toen het gebruik van geogrids nog in de kinderschoenen stond, luidde de conclusie dat voor het vervaardigen van dergelijke geogrids PP en HDPE de ideale materialen zijn (zie literatuur). Zij zijn bestand tegen chemische en biologische aantasting en bovendien goed bestand tegen oxidatie dank zij de antioxidantia die de producenten erin verwerken. Zij zijn niet onderhevig aan hydrolyse. Er is geen enkel bekend oplosmiddel dat PP of HDPE oplost bij omgevingstemperaturen. De enige toevoeging aan het basispolymeer bij de productie van E’GRID-producten is koolstof-masterbatch. Dat moet bescherming bieden tegen verwering. Bij het vervaardigen van E’GRID-producten wordt niet gebruik gemaakt van extern aangekochte gerecycleerde materialen, dus ook geen post-consumer-gerecycleerd materialen.


3: Specifieke testen op E’GRID-producten: Om een CE-label te kunnen krijgen voor E’GRID, moesten onder meer stalen van E’GRIDproducten worden onderworpen aan verschillende tests op het vlak van milieuduurzaamheid. Dat waren: • ENV ISO 13438: Weerstand tegen oxidatie (Opmerking: Deze norm maakt gebruik van blootstellingstermijnen equivalent met 25 jaar bij omgevingstemperaturen. Die termijnen werden uitgebreid naar een equivalent van 125 jaar (HDPE) en 100 jaar (PP) bij omgevingstemperaturen) • EN 12225: Weerstand tegen microbiologische afbraak • EN 14030: Weerstand tegen zure en alkalische vloeistoffen De geteste stalen behoorden tot de lichtste productklassen in het gamma E’GRID 50R en E’GRID 2020. Een overzicht van de reststerkte van de blootgestelde stalen aan het eind van de tests vergeleken met controlestalen die gelijktijdig werden getest, is te zien in de onderstaande tabel (literatuur):

Testmethode Oxidatie: ENV ISO 13438 (Basic) Uitgebreid naar een equivalent van 125/100 jaar Microbiologisch: EN 12225 Chemisch: EN 14030 methode A EN 14030 methode B

Opmerkingen

1000C 1100C 1000C 1100C

voor voor voor voor

56 dagen 28 dagen 280 dagen 112 dagen

Reststerkte (%) E’GRID 50R E’GRID 2020 MD MD CMD 102,36 101,10

104,34

100,62

100,28

103,82

16 weken

101,14

101,40

101,40

anorganisch zuur anorganische base

100,45 102,21

100,75 102,18

102,23 103,73

4: Conclusie: E’GRID-producten die werden vervaardigd op basis van PP en HDPE hebben geen last van aantasting door het milieu in wapeningstoepassingen wanneer in contact met grond. Bijgevolg geldt: RFD = 1,0 Literatuur: • Wrigley N E: Durability and Long-Term Performance of Tensar Polymer Grids for Soil Reinforcement: Materials Science and Technology, Vol. 3, maart 1987, The Institute of Metals, Londen, Engeland. • CE-label – Duurzaamheidstesten: Vertrouwelijke testrapporten 12949/HPM005 en 12949A/HPM005, 1 augustus 2003, BTTG, Manchester, Engeland.


Hoofdstuk 2: Wrijvingscoëfficiënten tussen de grond en het geogrid 1: Inleiding: In de ontwerpfase en in de praktijk zijn de interactiecoëfficiënten tussen grondverstevingsmaterialen en de aanvulling eromheen van cruciaal belang. Het is belangrijk dat passende veiligheidsmarges worden gehanteerd om te vermijden dat de constructie bezwijkt door afschuiven of gebrek aan verankering. Bezwijken door afschuiven komt voor wanneer een twee- of driedelig wigvormig bezwijkvlak loopt langs een laag verstevigingsmateriaal en er niet voldoende wrijving is om afschuiven tegen te gaan. Om te vermijden dat dit gebeurt, moet men in de ontwerpfase weten wat de afschuifcoëfficiën (Direct Sliding Coefficient) (Cds) is tussen het verstevigingmateriaal en de voorgestelde grondaanvulling. Bezwijken door gebrek aan verankering komt voor wanneer de verankeringslengte van het verstevigingsmateriaal achter de potentiële bezwijkvlakken te kort is. Om te vermijden dat dit gebeurt, moet men in de ontwerpfase weten wat de interactiecoëfficiënt (Interaction Coefficient) (Ci) is tussen het verstevigingsmateriaal en de voorgestelde grondaanvulling. 2: Afschuiven 2.1: Testmethode: De C ds voor E’GRID-producten werd gemeten volgens de ASTM Standard D 5321-02. Die test maakt gebruik van een groot recipiënt voor het uitvoeren van de afschuifproef, gevuld met grond, een zogenaamde "shearbox". Eerst werd de wrijvingshoek van enkel de grond (Φsoil) gemeten met de shearbox zoals te zien is in Figuur 1.

Soil

Pressure

Load & Displacement Measurement

Figuur 1: Shearbox met enkel grond


Daarna werd de wrijvingshoek gemeten van een grensvlak tussen grond en geogrid (Φds) met de shearbox zoals men kan zien in Figuur 2:

Soil

Pressure

Clamp

Load & Displacement Measurement

Geogrid Sample Figuur 2: Shearbox met grond en geogrid

Opmerking: De gebruikte shearbox was 300mm² van ontwerp. Dat is maar iets groter dan één van de mazen bij de E’GRID-producten. Daarom werd beslist om alle testen te laten verlopen zoals te zien is in Figuur 2, met slechts één transversale strook van het geogrid-staal in het midden van de box. Op basis van de resultaten van die testen werd de afschuifcoëfficiënt van de geogrid ten opzichte van de grond berekend met de onderstaande formule:

Cds = {Tan(Φds)}/{Tan(Φsoil)}

2.2: Testresultaten De testen werden uitgevoerd in de laboratoria van TRI/Environmental Inc. in Austin, Texas, Verenigde Staten, gebruik makend van E’GRID 50R, E’GRID 90R en E’GRID 170R en drie verschillende soorten grond die beschikbaar waren in het laboratorium. De gebruikte soorten grond waren type 1, 2 en 4 zoals blijkt uit Tabel 1 hieronder:


Zeefmaat (mm)

Type 1 (grof grind)

38 25 19 12,5 9,5 4,75 1,7 0,85 0,425 0,25 0,15 0,075

100 51,6 32,8 6,0 1,8 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,2 0,1

Doorvalpercentage Type 2 Type 3 (los grind) (zandachtig slib)

100 60,2 9,8 4,8 3,9 3,5 3,2 2,6

100 99,9 88,5 66,4 52,3 43,9 37,4 31,1

Type 4 (zanderig kleiachtig slib)

100 99,9 99,8 98,6 96,3 89,6 67

Tabel 1: Soorten grond E’GRID 90R werd getest met de drie soorten grond. E’GRID 50R en E’GRID 170R werden enkel getest met grond van het type 2. De resultaten van de testen staan samengevat in Tabel 2 hieronder :

Product Grond grof grind los grind zanderig kleiachtig slib

E’GRID 50R 1,03

Afschuifcoëfficiënt: C ds E’GRID 90R 0,88 0,84 0,62

E’GRID 170R 0,88

Tabel 2: Testresultaten voor afschuiven

2.3: Ontwerpwaarden: Op basis van de gegevens in tabel 2 is het aan te bevelen voorzichtigheidshalve de volgende waarden te hanteren bij het ontwerpen: • Voor korrelige, grofkorrelige aanvullingen:

Cds = 0,84

• Voor cohesieve klei-aanvullingen:

Cds = 0,62


3: Verankering 3.1: Testmethode Het verschil tussen afschuiven en uittrekken is dat bij uittrekken beide oppervlakken van de geogrid doorheen de grond schuiven. Als gevolg daarvan worden complexere wisselwerkingen gegenereerd tussen de grond en de grid. Zonder specifieke testen is het onmogelijk om te zeggen of die wisselwerkingen voor een specifiek productgamma de wrijvingscoëfficiënt die werd gemeten bij afschuiven, zullen verhogen of verlagen. Daarvoor is een specifieke testmethode nodig en werd dan ook ASTM Standard D 6706-01 ontwikkeld. Die testmethode werd toegepast op de E’GRID-producten. Hoe de test werkt, wordt geïllustreerd in Figuur 3, die ontleend is aan ASTM D 6706-01. Een belangrijk kenmerk van deze testmethode is de koker die de krachtenoverdracht regelt waar het staal uit de box uitkomt. Die koker, die te zien is in Figuur 4, waarborgt dat de drukkrachten in de grond als gevolg van de schuifspanning afkomstig van de geogrid binnen in de grond verdeeld worden en niet inwerken op de afsluitende wand van de box. De lengte van de box moet 5 keer groter zijn dan de openingslengte in de geogrid. Met producten van het type E’GRID is het evenwel onmogelijk om uittrekken te genereren met dergelijke lange stalen, behalve bij extreem lage druk van de deklaag. Alle testen op E’GRID-producten op één na gebeurden met 610mm product in de bodem. Het enige staal dat werd getest met een inbedding van 915mm scheurde in de grond zonder uittrekken.

Figuur 3: Uitrusting voor uittrekproef (uit ASTM D 6706-01)


Figuur 4:

Aanbevolen koker voor krachtenoverdracht en klem (op basis van ASTM D 6706-01)

3.2: Testresultaten Alle testen voor de uittrekproef gebeurden op basis van E’GRID 90R in grondsoorten van het type 1, 3 en 4 op basis van Tabel 1. De bereikte resultaten zijn te zien in Tabel 3:

Tabel 3: Resultaten uittrekproef


3.3: Ontwerpwaarden De resultaten in Tabel 3 tonen aan dat Ci vermindert naarmate de druk van de deklaag vermeerdert. Dat vormt evenwel geen beperking bij het ontwerpen omdat bij een hoge druk van de deklaag er slechts zeer korte verankeringslengten vereist zijn zelfs met lage waarden voor Ci . Uit Tabel 3 blijkt duidelijk dat voor alle soorten grond de volgende waarde zonder problemen kan worden gehanteerd: Ci = 0,85 Indien die waarde tot gevolg heeft dat in een ontwerp onnodig lange verankeringslengten moeten worden gehanteerd bovenaan in bepaalde structuren, kan de ontwerper eventueel kiezen voor de hogere waarden die te zien zijn voor C i wat de bovenste lagen aangaat. Literatuur: Testrapporten van TRI/Environmental Inc., Austin, Texas, USA TRI TRI TRI TRI TRI TRI TRI TRI TRI TRI

Log# Log# Log# Log# Log# Log# Log# Log# Log# Log#

E2161-59-01: E2161-59-01: E2161-59-01: E2161-59-01: E2161-59-01: E2161-59-01: E2161-59-01: E2161-59-01: E2161-59-01: E2161-59-01:

grof grind: interne schuifbelasting los grind: interne schuifbelasting zanderig slib: interne schuifbelasting zanderig kleiachtig slib: interne schuifbelasting EG50R geogrid vs. los grind EG90R geogrid vs. grof grind EG90R vs. los grind EG90R vs. zanderig kleiachtig slib EG 170R vs. los grind Rapport uittrekweerstand: E’Grid 90R in grof grind, zand en zanderig kleiachtig slib

Hoofdstuk 3: Beschadiging bij verwerking 1: Achtergrond: Wanneer geogrids worden ondergegraven in de aarde, treden er wat beschadigingen op. Het is noodzakelijk dat men daarmee rekening houdt bij het ontwerpen. Om in te kunnen schatten over welke toleranties het gaat, worden volledige installatietesten uitgevoerd met geogrids en echte aanvulmaterialen, zodat men de schade kan meten als gevolg van verschillende aanvulmaterialen.


Een geschikt testprotocol daarvoor staat beschreven in Bijlage D van BS8006: 1995. Deze nota beschrijft testen die zijn uitgevoerd volgens de principes van dit protocol om na te gaan met welke factoren men op het terrein rekening moet houden inzake beschadigingen, voor het gamma E’GRID-uniaxiale geogrids van BOSTD.

2: Te testen producten: Omdat elk product in het E’GRID-gamma vervaardigd is in materiaal van een verschillende dikte, werd beslist dat alle producten zouden worden getest ten einde voor elk van hen over accurate resultaten te beschikken. Daarom werden de volgende E’GRID-producten getest: E’GRID 50R, 65R, 90R, 130R, 170R

3: Aanvulmaterialen die moeten worden gebruikt voor de testen: BS8006 raadt aan om 3 verschillende soorten aanvulmaterialen te gebruiken: fijn, middel en grof. Het is evenwel bekend dat op de internationale markt verstevigde bodemstructuren worden geconstrueerd met een breed spectrum van verschillende materialen. Daarom werd beslist vijf aanvulmaterialen te gebruiken voor de proeven, die men als volgt zou kunnen beschrijven: fijn, middelfijn, middel, grof en zeer grof. De materialen die werden geselecteerd voor gebruik, waren verbrijzeld graniet afkomstig van steengroeven in de buurt van Qingdao, waar de proeven werden uitgevoerd. De standaardproductie van die steengroeven omvatte geen aanvulmengsels die beantwoordden aan het gamma dat vereist was voor de test. Daarom werden verschillende standaardklassen en geselecteerde klassen uit de steengroeve gemengd in een grote cementmenger, om de klassen te verkrijgen die te zien zijn in tabel 1 hieronder. Die klassen werden zo geselecteerd dat zij beantwoorden aan de vereisten van klasse 6I in Tabel 6/1 van het UK Highways Agency Manual of Contract Documents for Highway Works: Specification for Highway Works (kwalitatief goede granulaire aanvulling voor verstevigde bodemstructuren)


Materiaal

Massapercentage voor de getoonde afmetingen (mm) 125

100

75

53

40

31,5

25

20

Fijn Middelfijn Middel Grof Zeer grof

100

85

16

10

5

2,5

1,25

0,63

0,08

100

96,6

61,5

53,3

51,3

18,1

1,5

100

99,2

92,1

71,7

43,1

37,3

35,9

12,7

1,0

100

87,5

78,8

75,7

74,7

72,4

63,9

38,0

32,3

30,9

11,0

0,9

100

85

75

68

65,5

64,7

62,4

54,6

35,7

31,6

30,6

10,7

0,9

85

75

67,5

62,3

60,4

59,7

57,4

50

34,6

31,3

30,5

10,6

0,9

Tabel 1: Klassen gebruikt aanvulmateriaal

Om te illustreren hoe die deeltjes eruit zien in dat aanvulmateriaal, ziet men in Figuur 1 een foto van een laag met grof aanvulmateriaal vóór verdichting.

Figuur 1: Grof aanvulmateriaal vóór verdichting


4: Proefopstelling: Om het aantal nodige geogrids en 4 aanvulmaterialen onder te brengen, werd gekozen voor een proefopstelling zoals te zien is in Figuur 2 hieronder. Aan de twee uiteinden van de plattegrond bevonden zich uitloopstukken op hetzelfde niveau als de afgewerkte aanvulling. BS 8006 gaat ervan uit dat de aanvullagen boven en onder de geogrid-stalen ofwel 150mm ofwel 1,5 x de maximale partikeldiameter moeten bedragen, indien die waarde groter is. Voor deze testen zou dat een laagdikte hebben betekend van 187,5mm. Er werd beslist om voor het gemak uit te gaan van een haalbaar compromis, nl. 175mm. Bij het aanbrengen van de stroken geogrid over het terrein werd een kleine tussenruimte (>20mm) gelaten tussen naast elkaar liggende stroken om ervoor te zorgen dat naast elkaar liggende stalen elkaar niet zouden overlappen.


Standard Compaction

Over Compaction

Double Layer

E'GRID 50R E'GRID 65R Fine Fill

E'GRID 90R

5.5m

E'GRID 130R E'GRID 170R E'GRID 50R Medium-Fine

E'GRID 65R

Fill

E'GRID 90R

5.5m

E'GRID 130R E'GRID 170R E'GRID 50R E'GRID 65R Medium Fill

E'GRID 90R

5.5m

E'GRID 130R E'GRID 170R E'GRID 50R E'GRID 65R Coarse Fill

E'GRID 90R

5.5m

E'GRID 130R E'GRID 170R E'GRID 50R E'GRID 65R Very Coarse Fill E'GRID 90R

5.5m

E'GRID 130R E'GRID 170R 3.5m

3.5m

3.5m

Figuur 2: Proefopstelling op het terrein


5: Verdichting van de aanvulmaterialen: BS 8006 gaat ervan uit dat de aanvulmaterialen in de testen moeten worden verdicht in overeenstemming met Tabel 6/4 van de UK Specification for Highway Works. Daarin wordt een gedetailleerde beschrijving gegeven van de verschillende soorten verdichtingsmachines die kunnen worden gebruikt met elke soort aanvulmateriaal en het aantal passages dat vereist is voor een standaardverdichting. Een geschikte machine voor dergelijke testen is een rijdende trilwals. Het aantal dergelijke machines dat kan worden gehuurd in de streek van Qingdao is beperkt; daarom werd gekozen voor de volgende machine: • Rijdende trilwals - rol vooraan: staal, gewicht 5,4 ton, breedte 2,1 m (2,57 t/m) • Achterwielen: 2 offroad, rubber, gewicht 2,8 t elk

Uit tabel 6/4 kon worden afgeleid dat voor een standaardverdichting met deze machine 4 passages tegen een snelheid van 2 km/uur noodzakelijk waren. Bijgevolg zou oververdichting betekenen dat 8 passages met de machine nodig zijn en impliceert dubbele verdichting 4 passages elk over twee lagen van 175 mm. Die machine ziet u aan het werk in Figuur 3.

Figuur 3: Verdichting


6: Uitvoering van de test Er werd een vlak terrein klaargemaakt op de gronden van de fabriek van BOSTD. Daarop werden vijf testgedeelten aangelegd en geëffend, elk met een van de vijf verschillende aanvulmaterialen. Daarna werden de geogrid-stalen met de nodige zorg aangebracht, met daaroverheen het vereiste aanvulmateriaal, zoals te zien is in figuur 4. Dat gebeurde met de grootste nauwkeurigheid om te vermijden dat de stalen niet van hun plaats kwamen of beschadigd raakten wanneer men eroverheen liep of er werktuigen overheen reden alvorens ze werden bedekt met aanvulmateriaal. Er werd voldoende aanvulmateriaal aangebracht, zodat de uiteindelijke afgewerkte dikte van de laag 175mm ±10mm bedroeg.

Figuur 4: Plaatsing van aanvulmateriaal op geogrid-stalen Na het verdichten van de lagen met aanvulmateriaal werd de dikte van de afgewerkte laag gemeten in het midden van elk testveld; die bedroeg 172 – 175mm.


7: Recupereren van de stalen Het aanvulmateriaal dat op de stalen lag, werd manueel weggehaald, zoals te zien is in Figuur 5.

Figuur 5: Recupereren van geogrid-stalen Alle plaatsen op de stalen die tijdens het recupereren per ongeluk beschadigd raakten door een schop, werden gemarkeerd en niet gebruikt bij het testen van de trekspanning.

8: Onderzoek van de stalen en test: Van elk stuk beschadigde geogrid werden drie stalen genomen die typisch waren voor het hele stuk, om daarna visueel te worden beoordeeld en getest op trekspanning. Op basis van een visuele beoordeling werd de beschadiging van elk staal geklasseerd in overeenstemming met Bijlage D van BS 8006 over "General Abrasion, Splits, Cuts and Bruises" (Algemene slijtage, scheuren, insnijdingen en kleine beschadigingen). Bij wijze van voorbeeld staan de resultaten van de visuele beoordeling voor de stalen met E’GRID 90R opgesomd in Tabel 2. Die resultaten zijn representatief voor de resultaten die werden gevonden bij alle stalen. Dat wil zeggen dat alle stalen algemene slijtage vertoonden, heel wat van hen waren licht beschadigd en bij enkele waren de ribben gescheurd. Geen enkel staal vertoonde insnijdingen aan de ribben.


Product

Fill Materials

Fine Medium-Fine E'GRID90R Medium Coarse Very Coarse

Standard Compaction Visual Assessment Sample1 Sample2 Sample3 G G G G G G G 3/B G 3/B G 1/B G 2/B G 5/B G 1/S 3/B G 4/B G 4/B G 4/B

Double Layer Compaction Visual Assessment Sample1 Sample2 Sample3 G G G G G G G 4/B G 2/B G 4/B G 5/B G 1/B G 3/B G 5/B G 1/S 9/B G 5/B

Over (Twice Standard) Compaction Visual Assessment Sample1 Sample2 Sample3 G G G G G G G 3/B G 2/B G 1/B G 3/B G 3/B G 6/B G 6/B G 1/S 11/B G 7/B

Tabel 2: Resultaten van de visuele beoordeling voor E’GRID 90R De stalen werden vervolgens getest volgens ISO 10319. Daarna werden ook twee controlestalen met een niet-beschadigde geogrid, die men opzij had gelegd, in het laboratorium getest op basis van ISO 10319. Een overzicht van de resultaten voor E’GRID 90R is te zien in Tabel 2.

Product

Fill/Compaction

Peak Load kN

SD kN

Strain at maximum load %

Strength Retained %

Damage Factor

E‘GRID 90R

Control

19.28

0.02

10.14

E‘GRID 90R

Control

18.70

0.05

10.09

E‘GRID 90R

Fine/Over

18.60

1.02

E‘GRID 90R

Fine/Standard

19.03

0.11

9.25

96.50

1.036

9.88

98.71

E‘GRID 90R

Fine/Double

18.36

1.013

0.20

9.77

95.23

E‘GRID 90R

Medium-Fine/Double

1.050

18.23

0.61

9.04

94.53

E‘GRID 90R

1.058

Medium-Fine/Standard

18.52

0.36

9.14

96.04

1.041

E‘GRID 90R

Medium-Fine/Over

18.55

0.45

8.85

96.23

1.039

E‘GRID 90R

Medium/Over

18.29

0.36

8.71

94.86

1.054

E‘GRID 90R

Medium/Standard

18.62

0.63

9.25

96.56

1.036

E‘GRID 90R

Medium/Double

18.80

0.50

9.41

97.51

1.026

E‘GRID 90R

Coarse/Over

18.56

0.59

9.44

96.24

1.039

E‘GRID 90R

Coarse/Standard

18.67

0.22

9.64

96.85

1.033

E‘GRID 90R

Coarse/Double

18.41

0.86

9.06

95.47

1.047

E‘GRID 90R

Very Coarse/Over

17.11

1.00

8.63

88.76

1.127

E‘GRID 90R E‘GRID 90R

Very Coarse/Standard Very Coarse/Double

18.12 18.04

1.22 1.35

9.21 9.51

94.00 93.59

1.064 1.068

Tabel 3: Testresultaten van de trekproef voor E’GRID 90R


Opmerkingen: 1:

In deze tabel zijn de cijfers die worden vermeld voor “piekbelasting” de gemiddelde piekbelasting voor 3 stalen. Men kan zien dat de controlestalen lichtjes verschillende waarden hebben. Dat is ook wat men kan verwachten wanneer er slechts drie stalen van elk worden getest.

2:

Bij het berekenen van de “bewaarde sterkte” voor de beschadigde stalen, wordt de sterkte van het beschadigde staal vergeleken met het hoogste resultaat van de twee controlestalen.

3:

De “beschadigingsfactor” is 1/(bewaarde sterkte).

In Tabel 3 staat de hoogste beschadigingsfactor die werd gevonden voor elke soort aanvulmateriaal gemarkeerd in roze. De hoogste waarden voor alle producten staan vermeld in Tabel 4. Daarnaast wordt ook de nominale maximale partikeldiameter gegeven voor elke soort aanvulmateriaal, zodat die cijfers nauwkeurig kunnen worden gerelateerd aan de ontwerpsituatie.

PRODUCT FILL Fine MediumFine Medium Coarse V Coarse

! 10mm

50R 1.039

65R 1.029

E'GRID 90R 1.050

! 20mm ! 50mm ! 75mm ! 125mm

1.027 1.047 1.066 1.145

1.033 1.050 1.072 1.065

1.058 1.054 1.047 1.127

130R 1.018

170R 1.050

1.032 1.058 1.106 1.100

1.088 1.071 1.122 1.097

Tabel 4: Hoogste beschadigingsfactor voor elk product


9: Opmerkingen en keuze van beschadigingsfactoren bij het ontwerpen Op basis van de resultaten in Tabel 2, 3 en 4 kan men de volgende opmerkingen maken: A:

Er is heel wat visuele schade aan alle stalen, en die is groter bij aanvulmaterialen met een grovere structuur.

B:

De vermindering in sterkte als gevolg van de visuele schade is tamelijk klein voor alle stalen en alle aanvulmaterialen.

C:

Hoe groot de vermindering in sterkte is, wordt eerder bepaald door het soort aanvulmateriaal dan door het soort product. Binnen één enkele soort zijn heel wat variaties eerder als statistisch te beschouwen.

Wanneer men de resultaten in Tabel 4 bouwtechnisch beoordeelt, krijgt men de cijfers in Tabel 5, d.w.z. geschikte factoren voor schadereductie die men kan gebruiken bij het ontwerpen met E’GRID-producten:

PRODUCT FILL

E'GRID 50R

E'GRID 65R - 170R

Fine

≤ 10mm

1.05

1.05

Medium

≤ 50mm

1.09

1.09

Coarse

≤ 75mm

1.13

1.13

≤ 125mm

1.15

1.13

V Coarse

Tabel 5: Factoren voor schadereductie die men kan gebruiken bij het ontwerpen (RFID) Opmerking: De resultaten voor de soorten 20mm en 50 mm in Tabel 4 zijn zo gelijklopend dat men bij het ontwerpen niet verder een onderscheid moet maken tussen beide.


Hoofdstuk 4: Veroudering (verwering)

1: Inleiding: Bodemverstevingingsmaterialen kunnen in de praktijk worden blootgesteld aan verwering op korte of op lange termijn. De belangrijkste schadelijke factor daarbij is ultraviolet licht (UV-straling). Dat breekt na verloop van tijd de structuur van de meeste polymeren af. 2: Blootstelling gedurende een korte termijn: Alvorens een bodemverstevigingsproduct wordt ingegraven, kan het gedurende een aantal uren tot een aantal weken op de grond blootgesteld worden aan allerlei invloeden. Om na te gaan of producten gedurende die periode te lijden zullen hebben, kan men een test uitvoeren op basis van EN 12224, een verplicht onderdeel in het goedkeuringsproces voor het verkrijgen van het CE-label. Als in deze test ≥80% van de sterkte bewaard blijft, wordt dat als aanvaardbaar beschouwd voor producten die een belangrijke verstevigende rol moeten spelen. Toen ze werden getest overeenkomstig EN 12224, vertoonden stalen van de lichtste producten in het gamma, E’GRID 2020 en E’GRID 50R, geen grote wijzigingen in sterkte (literatuur). 3: Blootstelling gedurende een lange termijn In bepaalde toepassingen, bijvoorbeeld in ophogingen met omgeplooide geogrid aan de dagzijde, kan een verstevigingsproduct gedurende een lange periode worden blootgesteld aan UV-straling. In die omstandigheden is een aanzienlijk behoud van de sterkte gedurende vele jaren vereist. Om de nodige bescherming te bieden bij een dergelijk gebruik, bevatten alle E’GRID-producten >2% carbonzwart tegen verwering, dat goed verdeeld is over hun polymerenmatrix. In gegevens die werden gepubliceerd in 1987 (zie literatuur), werd geschat dat een PP- of HDPE-product, beschermd door het verwerken van >2% fijn verdeeld carbonzwart, zou afbreken met 2,5 micron per jaar indien het volledig zou zijn blootgesteld aan het zonnelicht in het Verenigd Koninkrijk of in een gelijkaardig noordelijk Europees klimaat. De jaarlijkse blootstelling aan UV-straling in een dergelijk klimaat bedroeg op dat ogenblik 70 tot 80 KiloLangley per jaar. Uitgaande van recente gegevens over internationale blootstellingsniveaus aan UV-licht (literatuur) en de bovenstaande schatting werd berekend dat E'GRID-geogrids 50% van hun initiële sterkte zullen behouden voor het aantal jaar dat vermeld staat in de onderstaande tabel.


De regio's die bij benadering zijn gedekt door elke kolom in deze tabel zijn: Regio A: Regio B: Regio C:

U-V Exposure Level

Canada, Europa en Midden-China de Verenigde Staten, het grootste deel van Zuid-Amerika, de streken rond de Middellandse Zee en het grootste stuk van Azië Midden-Amerika, gedeelten van Zuid-Amerika, Afrika, het MiddenOosten, de Arabische landen, India en Australazië.

Kilo Langleys per year

!120

120 - 160

"160

A

B

C

E'GRID 50R

40

30

24

E'GRID 65R

53

40

32

E'GRID 90R

73

55

44

E'GRID 130R

>100

80

64

E'GRID 170R

>100

100

80

E'GRID 2020

67

50

40

E'GRID 3030 E'GRID 4040

>100 >100

100 >100

80 92

Region Product

Tijd tot 50% van de initiële sterkte (in jaar)

Opmerkingen:

1: Meer gedetailleerde informatie over regionale verschillen is beschikbaar in het tweede artikel dat vermeld staat in de literatuurlijst hieronder. 2: De opgegeven tijdspannes gelden voor volledige, rechtstreekse blootstelling. Alle schaduw, bijv. door plantengroei of gebouwen in de omgeving of door opstelling buiten het rechtstreekse zonnelicht, zal tot gevolg hebben dat die tijdspannes langer worden


Literatuur: • CE-label – Duurzaamheidstests: Vertrouwelijke testrapporten 12949/HPM005 en 12949A/HPM005: BTTG, Manchester, Engeland, 1 augustus 2003 • Wrigley, N E: Durability and Long-Term Performance of Tensar Polymer Grids for Soil Reinforcement; Materials Science and Technology, Vol. 3, pp. 161-170, The Institute of Metals, Londen Engeland, maart 1987. • Kilo Langley Map; Ciba Speciality Chemicals Inc., 1998. www.cibasc.com/view.asp?id=6218

Hoofdstuk 5: Verbinding met Keystone blokken 1: Inleiding: In heel wat landen worden integrale geogrids zoals E’GRID-producten dikwijls gebruikt voor het bouwen van muren met betonblokken en gewapende aarde. Het bloksysteem dat voor die muren wordt gebruikt, komt vaak van de firma Keystone of van een van de licentiehouders. Er zijn ook vergelijkbare bloksystemen in enkele landen van andere fabrikanten. Met die bloksystemen steunt de verbinding tussen de geogrid en de betonblokken meestal op wrijving. Daarom moet men bij het ontwerpen weten hoe groot de verbindingssterkte is en hoe die varieert al naargelang van de hoogte van de muur boven de verbinding en tussen de verschillende producten in het gamma. Dat werd verder nagegaan met testen op basis van ASTM D6638 Standard Test Method for Determining Connection Strength, de standaardtestmethode voor het bepalen van de verbindingssterkte, gebruik makend van E’GRID 50R en E’GRID 170R en Keystone® Compac Blocks bij TRI/Environmental Inc., Austin, Texas, USA. (literatuur).


2: Testresultaten:

Connection Peak Load (kN/m)

De resultaten van die testen zijn te zien in de onderstaande grafiek:

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

y = 5.6024x + 18.753

E'GRID 50R

y = 4.8958x + 11.4

E'GRID 170R

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

Wall Height Above Connection (m)

Figuur 1:

ASTM D6638-testen met E’GRID-producten en Keystone® Compac-blokken.

Bij de proeven met E’GRID 170R werden alle stalen uit de testmuur getrokken en traden er uitsluitend breuken op in de dwarsstaven, die gebruikt worden voor de verbindingen en achter de pennen die een laag blokken ten opzichte van een volgende plaatsen. Bij de proeven met E’GRID 50R traden er scheuren op in de geogrid op muurhoogten boven de verbinding van 5,3 m en meer bij een belasting van ongeveer 39kN/m. Gelet op de geringe snelheid waarmee die proeven werden uitgevoerd, is dit bij benadering de breukbelasting die men kan verwachten van dit product. Bij lagere muurhoogten werden alle stalen uit de testmuur uitgetrokken en traden er enkel breuken op in de dwarsstaven waar zij waren gepasseerd achter de pennen die een laag blokken ten opzichte van een volgende plaatsen.


3: Te hanteren verbindingssterkte bij het ontwerpen In figuur 1 kan men zien dat de vergelijkingen voor de twee curves er als volgt uitzien: C = A + BxH waarbij:

(1)

C = piekbelasting van de verbinding H = hoogte van de muur boven de verbinding

In vergelijking 1 hangt het vaste element A in grote mate samen met het geklemd zitten en het breken van dwarsstaven van de geogrid achter pennen tussen verschillende lagen blokken. Aangezien dit element van de belasting afhankelijk is van de breuksterkte, zal het ook afhankelijk zijn van kruip. Daarom moet die factor in een ontwerp waar verbindingssterkte op lange termijn belangrijk is, gereduceerd worden zodat kruip mogelijk is. Aangezien de globale kruipsterkte van E’GRIDproducten ongeveer 40% bedraagt van hun sterkte op korte termijn, is het verstandig om A te reduceren tot 40% van de waarde op korte termijn, zodat kruip mogelijk is. Het element BxH in vergelijking 1 is het wrijvingselement van de verbinding. Dit is niet afhankelijk van kruip. Daarom moet het niet worden aangepast om de sterkte op lange termijn te bepalen. Bijgevolg kan uitgaande van vergelijking 1 de verbindingssterkte op lange termijn van een product in een ontwerp worden berekend als volgt: CD = 0.4xA + BxH

(2)

De enige vraag die dan blijft, is hoe men moet interpoleren tussen de twee curves voor E’GRID 50R en E’GRID 170R voor de tussenliggende producten in het gamma. In werkelijkheid is er zeer weinig verschil tussen de twee curves. Daarom volstaat een eenvoudige vorm van interpolatie. Dat kan gebeuren op basis van de dikte van de producten aangezien de variaties in factor A en B van vergelijking 1 zeker daarmee samenhangen. Uitgaande van een dergelijke interpolatie werden de vergelijkingen in de volgende tabel gegenereed en overzichtelijk weergegeven:


Product

Verbindingssterkte in het ontwerp (kN/m)

E’GRID 50R

CD = 4,6 + 4,9xH

E’GRID 65R

CD = 5,0 + 5,0xH

E’GRID 90R

CD = 5,6 + 5,1xH

E’GRID 130R

CD = 6,7 + 5,4xH

E’GRID 170R

CD = 7,5 + 5,6xH

Opmerking: H = hoogte van de muur boven de verbinding (m) Tabel:

Verbindingssterkte van E’GRID-producten voor een ontwerp met Keystone® Compac-blokken

Op basis van de vergelijkingen in de bovenstaande tabel werd de onderstaande grafiek gegenereerd:

70 60 50 40 30

E'GRID 50R

E'GRID 65R

20

E'GRID 90R 10

E'GRID 130R

E'GRID 170R

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Height Of Wall Above Conection (m)

Figuur 2:

Verbindingssterkte van E’GRID-producten voor een ontwerp met Keystone® Compac-blokken


In Figuur 2 werd de curve voor elk product begrensd op een verbindingssterkte die gelijk is aan de kruipsterkte van het product. Dat geeft voor elk product weer wat de minimale muurhoogte boven een verbinding is zodat een verbinding op volle sterkte tussen de grid en de blokken kan worden gegarandeerd. Literatuur: • TRI/Environmental Inc: Rapporten m.b.t. de verbindingssterkte (Log#2161-59-07) Keystone Compac/E’GRID 50R en Keystone Compac/E’GRID 170R, Austin, Texas, USA, 7 september 2003.

Hoofdstuk 6: Kruip Kruip wordt afzonderlijk behandeld, gezien deze eigenschap zeer verschillend is van de andere factoren die belangrijk zijn bij het ontwerp. De in deze bijlage besproken ontwerpfactoren zijn afhankelijk en onmiddellijk gerelateerd aan de grondstof eigenschappen. Dit is niet het geval voor kruip. Het is gevaarlijk de kruip factor (Creep Strength) als een index eigenschap weer te geven. BOSTD kan uitgebreid gefundeerd advies geven voor de te gebruiken factor om bezwijken als gevolg van kruip te voorkomen. BOSTD kan adiviseren over de te hanteren kruip factor. Dit op basis van uitgebreid onderzoek. Neem contact op met:

TEXION GEOSYNTHETICS NV Esmoreitlaan 47 b 42 2050 Antwerpen België Tel: + 32 3 210 91 91 Fax: + 32 3 210 91 92 Websites: http://www.geogrid.be en http://www.geogrid.nl


Ontwerpen met. Technische factoren

Recommend Documents