ĆWICZENIE NR 3

WZMACNIANIE PODŁOŻA

GRUNTOWEGO GEOSIATKĄ

Problem

•

Słabe podłoże - grunty spoiste w stanie
plastycznym lub miękkoplastycznym,
nasypy niekontrolowane

– niska nośność

podłoża gruntowego.

•

Konieczność doprowadzenia podłoża
gruntowego do wymaganej nośności.

2

Możliwe rozwiązania

•

Stabilizacja gruntu spoiwem hydraulicznym.

•

Wapno,

•

Mieszanina wapna i cementu.

•

Wymiana gruntu, ew. ułożenie warstwy słabym podłożu.

•

Grunt niespoisty (żwir, piasek, pospółka).

•

Zbrojenie geosyntetykami.

•

Geosiatka,

•

Geotkanina

.

3

Działanie geosiatki

4

Działanie geosiatki i geotekstyliów

5

REDUKCJA
GRUBOŚCI
PODBUDOWY

6

ZWIĘKSZENIE

LICZBY

OBCIĄŻEŃ

Efekt wzmocnienia geosiatka

GEOSYNTETYKI W
PODBUDOWACH Z KRUSZYW

Zasadnicze znaczenie

mają:

1.

odporność geosyntetyku na
uszkodzenie w czasie
wbudowania warstwy
kruszywa



geotykstylia

– odporność na

przebicie, rozdarcie,



geosiatki

– odporność na

uszkodzenie węzłów,

rozwarstwienia żeber, itd.

(wątpliwa skuteczność ew.
warstw ochronnych

pokrywających żebra)

7

GEOSYNTETYKI W
PODBUDOWACH Z KRUSZYW

2.

zazębienie między kruszywem i
geosyntetykiem

– skuteczny

geosyntetyk musi reagować
przy minimalnym
przemieszczeniu ziaren
kruszywa i krępować możliwość
ich ruchu.



geotekstylia

– tarcie

(gorszy efekt niż zazębianie)



geosiatki

– zazębienie – im

sztywniejsza struktura siatki
tym większa skuteczność.

8

Rodzaje (klasy) geosiatek

GEOSIATKI

to geosyntetyki, które mają oczka, utworzone przez

wzajemnie prostopadłe żebra. Miejsca przecięcia żeber to

węzły, które mogą być:

•

Przeplatane,

•

Zespolone termiczne, laserowo lub ultradźwiękami,

•

Ekstrudowane,

•

Monolityczne (geosiatki o strukturze rusztu).

Sposób wykonania węzła decyduje o strukturze geosiatki i

wpływa na jej efektywność - największa georuszty.

9

Rodzaje geosiatek

Geosiatki

przeplatane

10

Rodzaje geosiatek

Geosiatki zgrzewane

11

Jakość połączenia żeber decyduje
o przydatności geosiatki zgrzewanej

Rodzaje geosiatek

Geosiatki monolityczne - georuszty

12

Rodzaje geosiatek

Sposób produkcji geosiatek monolitycznych – georusztów Tensar

13

Rodzaje geosiatek

14

Geosiatki monolityczne

–

georuszty

Geosiatki przeplatane i
zgrzewane

Różnice w strukturze
geosiatek

BADANIA GEOSIATEK
Waterways Administration z USA

15



A

– Geosiatka przeplatana 30 kN/m



B -

Geosiatka typu ruszt 30 kN/m (owalny przekrój żeber)



C - Geosiatka przeplatana 30 kN/m



D - Geosiatka zgrzewana 30 kN/m



E-

Geosiatka monolityczna 20 kN/m (prostokątny przekrój żeber)



F- Geosiatka monolityczna

30 kN/m (prostokątny przekrój żeber)

A, C, D

B

E, F

Istotne właściwości fizyczne geosiatek wg
Waterways Administration USA

16

Żebra

Grubość

Grubsze jest korzystniejsze

Sztywność

Sztywniejsze jest korzystniejsze

Przekrój

Kwadratowy lub prostokątny

Oczko

Wielkość

Zależna od wielkości ziarn

Kształt

Kwadratowy lub okrągły

Sztywność

Sztywniejsze jest korzystniejsze

Węzeł

Wytrzymałość (%)

Większa jest korzystniejsza

Stabilność

Wytrzymałość na
skręcanie

Większa jest korzystniejsza

UWAGA : Waterways Administration nie wymienia wytrzymałości

na rozciąganie

Applied force

Applied force

Kształt i ostrość żebra

Monolityczne

Owalne żebro

Prostokątne, ostre żebro zapewnia lepsze zazębienie

Współczynnik redukcji wg

Instytutu CROW,

Holandia, 2001

18

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0

1

2

3

4

5

Podłoże CBR [%]

Współczy

nn

ik

re

du

kc

ji

–

grubo

ść

p

od

bu

do

w

y

Geotkaniny

Geowłókniny

Monolityczne geosiatki

- georuszty

Geosiatki

ekstrudowane

Tkane, zgrzewane

geosiatki

REDUKCJA GRUBOŚCI
PODBUDOWY wg CROW

Dla

geosiatek monolitycznych, georusztów o sztywnych

węzłach to:

•

CBR 2% -

wsp. redukcyjny grubości 0,5

•

CBR 3% -

wsp. redukcyjny grubości 0,46

•

CBR 4% -

wsp. redukcyjny grubości 0,4

•

CBR 5% -

wsp. redukcyjny grubości 0,3

Dla

geotkanin:

•

CBR 2% -

wsp. redukcyjny grubości 0,15

•

CBR 3% -

wsp. redukcyjny grubości 0,0

19

Zbrojenie podłoża geosiatką (1)

Podłoże (grunt):

•

E

o

– wymagany wtórny moduł odkształcenia na

górnej powierzchni podłoża.

•

E

u

> E

o

-

nie trzeba wzmacniać układu

•

E

u

< E

o

- potrzeba wzmocnienia -

zbrojenie geosiatką,

ew. pogrubienie warstwy kruszywa.

Uwaga: oznaczenia zgodne ze stosowanym nomogramem

20

21

Zbrojenie podłoża geosiatką (2)

Procedura postępowania jest następująca:

•

Określenie E

u

podłoża gruntowego,

•

Określenie grubość warstwy kruszywa, bez
geosiatki, potrzebnej do osiągnięcia wymaganej
wartości E

o

.

•

Określenie grubości warstwy kruszywa z
geosiatką, potrzebnej do osiągnięcia
wymaganej wartości E

o

.

•

Ocena efektywności ekonomicznej.

22

Zbrojenie podłoża geosiatką (3)

•

Wyznaczenie E

u:

E

u

=17,6∙CBR

0,64

gdzie:

E

u

– moduł sprężystości podłoża gruntowego [MPa]

CBR

– kalifornijski wskaźnik nośności gruntu [%]

23

Zbrojenie podłoża geosiatką (4)

24

Nomogramy dla georusztów – geosiatek monolitycznych

Zbrojenie podłoża geosiatką (5)

H

z

< 400 mm

jedna warstwa

H

z

> 400 mm

dwie warstwy siatki

H

z

> 800 mm

trzy warstwy siatki

H

z

minimalne = 150 mm

25

Dobór georusztu (1)

Ze względu na trwałość konstrukcji:

•

Trwałe:

SS 30 lub SS 40,

•

Trwałe/tymczasowe SS 30 lub SS 20,

•

Tymczasowe

SS 20

26

Dobór georusztu (2)

Ze względu na podłoże gruntowe:

CBR <1

SS 40

CBR ≥ 1 i CBR ≤ 4

SS 30

CBR > 4

SS 20

27

Dobór georusztu (3)

Typowe zastosowania:

SS 20

parkingi, drogi dojazdowe dla ruchu lekkiego

drogi rewizyjne i inspekcyjne.

SS 30

drogi samochodowe, parkingi i place

postojowe,platformy budowlane dla maszyn.

SS 40

drogi na torfach, błotach i szkodach

górniczych

28

Przykład (1)

Dane:

•

E

o

= 20 MPa,

•

Droga trwała,

•

Podbudowa z kruszywa łamanego.

Określić grubość warstwy kruszywa potrzebną dla

uzyskania modułu zastępczego 120 MPa.

Określić sposób zbrojenia warstwy geosiatką i

grubość warstwy dla uzyskania takiego samego

modułu zastępczego .

29

Przykład (1)

30

H = 600 mm

H = 400 mm

Przykład (1)

Grubość kruszywa bez zbrojenia:

H = 600 mm

Grubość kruszywa ze zbrojeniem:

Hz = 400 mm

Oszczędność 200 mm.

31

Przykład (1)

Układ warstw po zbrojeniu:

Warstwa kruszywa, grubość 200 mm

Tensar SS 30 (20)

Warstwa kruszywa, grubość 200 mm

Tensar SS 30

Podłoże gruntowe

32

Przykład (2) - nomogram CROW

Dane:

•

CBR podłoża 2,5%,

•

CBR warstwy kruszywa 20%.

Określić wg „Katalogu nawierzchni podatnych i

półsztywnych” grubość warstwy kruszywa potrzebną

dla uzyskania modułu zastępczego 120 MPa.

Określić oszczędność grubości warstwy w przypadku

zbrojenia jej georusztem, geosiatką zgrzewaną lub

geotkaniną.

33

34

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0

1

2

3

4

5

Podłoże CBR [%]

Wspó

łczy

nn

ik

re

du

kc

ji

–

grub

ość

p

od

bu

dow

y

Geotkaniny

Geowłókniny

Monolityczne geosiatki

- georuszty

Geosiatki

ekstrudowane

Tkane, zgrzewane

geosiatki

wg „Katalogu nawierzchni podatnych i półsztywnych”

grubość warstwy kruszywa o CBR=20%, potrzebna dla

uzyskania modułu zastępczego 120 MPa, gdy CBR podłoża

wynosi 2,5%, jest równa

75 cm.

0,48

0,24

0,08

Przykład (2) - nomogram CROW

Konstr

ukcja

Typ geosiatki

Współczyn-

nik redukcji

grubości

Redukcja

grubości

[cm]

Wymagana

grubość

warstwy

kruszywa

[cm]

-

Bez zbrojenia

0

0

75

D

Geotkanina

0,08

6

69

C

Geosiatka

zgrzewana

0,24

18

57

A

Geosiatka

monolityczna-

georuszt

0,48

36

39

35

Przykład (2) - nomogram CROW

36

Zasady wbudowania (1)

•

Oczyszczenie podłoża i przygotowanie koryta

37

Zasady wbudowania (2)

•

Rozłożenie geosiatki

38

39

Zasady wbudowania (3)

•

Rozłożenie kruszywa na geosiatce

40

41

Zasady wbudowania (4)

•

Zagęszczanie warstwy kruszywa

42

Przykład realizacji (1)

Autostrada A 4

odcinek Sośnica – Wirek

(województwo śląskie)

43

44

45

46

Przykład realizacji (2)

Autostrada A 4

odcinek Wrocław - Przylesie

(województwo dolnośląskie)

47

48

49

50

51

Przykład realizacji (3)

Węzeł Drogi Krajowej Nr 7 /

Drogi Krajowej Nr 22

2004 - 2005

(województw warmińsko-

mazurskie)

Wzmocnienie podłoża pod

nasypami

52

53

Przykład realizacji (4)

Droga Krajowa (Ekspresowa) Nr 22

2007 - 2008

(województwo warmińsko-

mazurskie)

Wzmocnienie podłoża pod

nasypami i materace przy

obiektach mostowych

54

55

56

57

I TO BY BYŁO NA TYLE …..

58