1 стр. из 1

Геосинтетические материалы, использующиеся для усиления оснований и устройства грунтовых сооружений, выполняют армирующую функцию, воспринимая растягивающие усилия, поэтому для них прочность на растяжение является наиболее важной характеристикой.

Прочность на растяжение устанавливается при испытании прямоугольных образцов в специальной разрывной машине. В результате испытания устанавливается зависимость «нагрузка — удлинение». Прочность на разрыв соответствует максимальному усилию, незначительное превышение которого вызывает разрушение материала. Значение прочности, полученное в результате таких испытаний, характеризует кратковременную прочность материала. Зависимость «нагрузка — удлинение» определяет механические параметры армирующего элемента, но также позволяет оценить надежность (срок службы) материала под действием длительной нагрузки. В зависимости от выбранного типа армирующего материала при равных условиях прочность материала будет разная. Таким образом, соотношение «нагрузка—удлинение» является основным условием, показателем которого является удлинение материла (приводится в любом техническом паспорте). Малое относительное удлинение определяет качественный показатель армирующего элемента, который выражается в формуле определения долговременной прочности. Чем меньше изменения показателя удлинения при действии постоянной нагрузки, тем модуль материала будет выше. Такие материалы относятся к высокомодульным геосинтетическим материалам и называются армирующими. Геосинтетические армирующие материалы на данный момент представлены тремя видами, которые чаще всего применяются на строительсных объектах.

Геосетка — материал, получаемый путем переплетения под прямым углом нитей и волокон из полиэфирных материалов.

Экструдированная георешетка из полипропилена — вырабатывается пластиковый «бесконечный» лист способом экструзии, производится перфорация листа и растягивается в одном или в двух направлениях.

Экструдированная георешетки — из полиэфирных лент, скрепленных в местах их соприкосновения (см. фото 1).
Геосинтетические материалы, как и другие строительные материалы, проявляют свойства ползучести. Ползучесть — это изменение прочностных и деформационных свойств материала во времени: например, увеличение деформаций при постоянном значении нагрузки во времени. В отличие от других конструкционных материалов (стали, бетона, грунтов), ползучесть геосинтетических материалов проявляется в период времени, сопоставимого со сроком службы сооружений, поэтому при применении ГМ в качестве армирующих элементов в сооружениях с большим сроком эксплуатации в расчетах должна использоваться длительная прочность материала с учетом показателя ползучести.

Как показывают результаты исследований, ползучесть геосинтетических материалов определяется не только типом полимера, но и технологией изготовления.

Согласно нормам Европейского союза, ползучесть ГМ определяется испытаниями на растяжение при постоянной нагрузке. Для испытаний на ползучесть образцы материала закрепляются вертикально между двумя клеммами. На нижнюю подвижную клемму передается постоянное усилие, равное 25% от прочности материала на растяжение. После определенных промежутков времени снимаются показания удлинения. Значения удлинения фиксируются после воздействия нагрузки в течение 1, 24 и 500 часов. Испытания проводятся для продольного и поперечного направлений материала. В результате опытов устанавливается среднее удлинение. Удлинением ползучести называется среднее удлинение материала при интенсивности нагрузки, равной 1/4 предельной нагрузки на растяжение.

В расчетах длительной прочности на растяжение ползучесть геосинтетических материалов может быть вычислена по формуле (1) при помощи понижающего коэффициента А1, определяемого на основании опытов и в зависимости от срока службы сооружения:

Т1 = Тr / А1, (1)
где Тr — кратковременная прочность материала на растяжение, установленная по результатам испытания ГМ на растяжение.

Если экспериментальные данные отсутствуют, то для сооружений сроком службы 100 лет они могут быть приняты равными: для ГМ из полиэтилена или полипропилена А1= 5, для ГМ из полиамида или полиэстера А1= 2,5.

Для проектирования конструкций дорожных одежд и земляного полотна значение понижающего коэффициента, согласно рекомендациям по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог (2003 г.), допускается назначать по гарантированным производителем данным или определять по методике РосдорНИИ.

Область применения геосинтетических материалов определяет такие обязательные требования, как устойчивость к негативным воздействиям, а именно: к ультрафиолетовому излучению, агрессивности грунтовых вод, влиянию температурного режима эксплуатации, климатическим особенностям района строительства, технологиям производства работ. Если изменения наблюдаются, то их следует учитывать в расчетах и при проектировании. Для этих целей проводятся испытания ГМ на устойчивость к биологическим (бактерии), химическим (соль, растворы кислот и т. п.) или фотохимическим (ультрафиолет) воздействиям. В результате испытаний определяются изменения физико-механических характеристик материала при воздействии перечисленных выше факторов. Количественные значения этих влияний учитываются с помощью понижающих коэффициентов. Тогда расчетное значение длительной прочности с учетом ползучести может быть вычислено по формуле:
Т1 = Тr / А1·А2·А3·Аi , (2)
где А2, А3, Аi — понижающие коэффициенты, учитывающие влияние агрессивных воздействий и повреждения в ходе производства работ.

Использование ГМ позволяет обеспечить несущую способность сооружения, благодаря возможности армирующих элементов воспринимать растягивающие усилия, возникающие в грунтовом массиве. Передача усилий на армирующие элементы достигается через касательные напряжения, возникающие на контакте геосинтетического материала и грунта. Чем выше значения предельных касательных напряжений контакта (контактная прочность), тем более эффективно проявляется эффект армирования. Если прочность контакта незначительна, то эффект армирования минимален. Это определяет контактную прочность как важный и необходимый расчетный параметр.

Так как все вышеперечисленные физико-механические характеристики и условия работы армирующих материалов в грунте в целом определяют эффективность применения армирования в соотношении цены и качества, то выбор должен делаться на основе относительного удлинения материала и контактной прочности между армирующим материалом и грунтом основания и/или отсыпки. Чем ниже относительное удлинение, тем долговременная прочность материала потребуется меньше по сравнению с материалом, имеющим значение относительного удлинения больше. Чем выше значения контактной прочности, тем меньше длина анкеровки материала, соответственно общая потребность материала на стройплощадке будет ниже.

Наименьшим значением относительного удлинения обладают экструдированные герешетки из полиэфирных лент. Значение удлинения 7–9% в формуле 1 позволяет в итоге получить значения долговременной прочности на 20–30% ниже, чем в случае, когда значение удлинения больше 10%. Если сранивать с полипропиленовой георешеткой, то разница в долговременной прочности будет равна 50–70 %.

Например: при условии выбора экструдированной георешетки из полиэфира при равных условия строительства долговременная прочность составит 50 кН/м. При условии выбора георешетки из полипропилена долговременная прочность должна составить не менее 80–90 кН/м, при условии выбора вязаной геосетки из полифира прочность должна составить не менее 60–70 кН/м.

Тем самым соотношение этих параметров определяет наиулучший показатель «цена /качество». Качественное снижение одного из перечисленых показателей увеличивает затраты на строительство объекта, так как требуется применение армирующего материала с более высокими прочностными показателями для обеспечения заданных условий.

Очень часто конструкции с геосинтетическими армирующими материалами становятся инвестиционно не привлекательны, и проектировщик (заказчик) отказывается от этих решений, делая свой выбор в сторону типовых конструкций.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!