Viacon merev csomópontú georácsok beépítése 2040 Budaörs, 1 www.viaconhungary.hu
1 Alkalmazás Néhány év alatt a georácsok alkalmazása természetessé vált puha altalajon megvalósítandó projektek esetén. Ennek legfontosabb oka a gazdaságosabb megvalósíthatóság kisebb költséggel jár a georács beépítése, mint a rossz minőségű altalaj teljes cseréje. Mára számos referencia mutatja világszerte, hogy az ilyen jellegű, összetett problémák megoldására georácsok alkalmazása a legjobb megoldás. Az alkalmazásuk célja a földmű megerősítése, teherbírásának növelése ill. ugyanazon teherbírási érték elérése, mint erősítés nélküli beépítések esetén, de kevesebb kavics vagy zúzottkő felhasználásával. A szilárd csomópontú georácsokat a földművek körében a következő célokra lehet alkalmazni: Puha talajon épülő töltések alapozása Töltés alatti teherelosztó rétegként, talajerősítő cölöpözéssel kombinálva Pályaszerkezet alatti földmű vagy altalaj erősítése 1.1 Töltésalapozás kis teherbírású altalajon Kis teherbírású, erősen összenyomható talajon építendő töltések alatt elhelyezett, georáccsal erősített szemcsés réteg ( paplan ) célja kettős: (1) növeli a töltés szétcsúszással szembeni biztonságát; (2) kedvezőbb teherelosztást hoz létre a töltés alapsíkján és ezáltal kiegyenlítettebbé teszi a süllyedéseket (5. ábra). Az erősítő hatás a georács és az ágyazó réteg anyaga közötti súrlódási ellenállás, valamint a szemcsés töltőanyag georácsba ékelődése révén jön létre. 1. ábra 2040 Budaörs, 2 www.viaconhungary.hu
Az erősített rétegen alapozott töltés állékonyságát a 4.2 pontban vázolt elvek szerint kell vizsgálni. Az alaptöréssel szembeni biztonság vizsgálatánál (külső állékonyság) az erősítő georács hatása, mint koncentrált (vonalszerű) ellenállás vehető figyelembe. 1.2 Töltés alatti teherelosztó réteg, cölöpözéssel kombinálva Függőleges drénekkel (kavicscölöp, kőcölöp), talajerősítő cölöpökkel kialakított töltésalapozás esetén a töltéstehernek az alapozásra való kedvezőbb átadása céljából georáccsal egyszeresen vagy többszörösen erősített szemcsés anyagú elosztóréteg (paplan) alkalmazható (6.ábra). 2. ábra A georáccsal erősített réteget pontokon alátámasztott hajlított lemezként kell méretezni a töltésből a cölöpközökön a boltozati hatás figyelembe vételével számított terhekre. 1.3 Vasúti ágyazat vagy útpályaszerkezet alatti talaj vagy védőréteg erősítése Ennek az alkalmazásnak a célja az általában többrétegű rendszer (vasúti pálya, útburkolat-szerkezet) együttes teherbírásának növelése, az altalajra jutó terhelések csökkentése. A georáccsal erősített réteget az út- vagy vasúti pályaszerkezet tervezési elvei szerint kell méretezni, a georács szilárdsági paramétereinek figyelembe vételével. 3. ábra 2040 Budaörs, 3 www.viaconhungary.hu
2 Működési elv 2.1 Georács vagy geotextília? Megkülönböztetünk extrudált és szőtt rácsokat, szőtt és nem szőtt textíliákat, ill. ezek kombinációit: Extrudált georácsok: nyitott szerkezetű hálók, meghatározott szakítószilárdsági és nyúlási értékekkel, merev forma és csomóponti szilárdság jellemzi. Szőtt georácsok: nyitott szerkezetű hálók, meghatározott szakítószilárdsági és nyúlási értékekkel, flexibilis forma jellemzi nem alaktartó. Szőtt geotextíliák: zárt szerkezetű, sűrű szövésű hálók, meghatározott szakítószilárdsági és nyúlási, ill. vízáteresztési értékekkel. Nem szőtt geotextíliák: hőkezelt vagy tűnemezelt anyagok, elsődlegesen elválasztásra és szűrési feladatok ellátására készülnek. 2.2 Teherátadás A terhek átadásának alapvetően két módját különböztethetjük meg: Felületi súrlódás Beékelődés Minden talajerősítő anyag közvetíti bizonyos mértékben az erőket felületi súrlódással, de a beékelődés a nyitott szerkezetű georácsokra jellemző. Általában a felületi súrlódással való teherátadás a szőtt és nem szőtt geotextíliák alkalmazása esetében jelenik meg, míg a beékelődés kizárólag a merev, csomóponti szilárd georácsok esetében tapasztalható. A teherátadási tényező georácsok esetében általában 0,8-1,0 értékek között mozog, míg szőtt geotextíliák alkalmazása esetén ez a tényező 0,6-0,8 közötti értéket mutat. Alépítmény-megerősítés esetében a georács hatékonyságát lényegesen befolyásolja, hogy a kavicsos töltésanyag be tud-e ékelődni a hálókba. Tapasztalatok azt mutatják, hogy a rács merevsége és az a képessége, hogy a homokos kavics vagy zúzottkő, mint töltésanyag be tud ékelődni a hálók közé, nagy jelentősséggel bírnak a rács hatékonyságának növelésében. A teherátadás két formájának összehasonlítását (beékelődéssel vagy súrlódással) golyókkal modellezhetjük, melyeket piramis alakba rendezünk (mint az az ábrán is látható). A georács keresztirányú bordái képesek beszorítani a szemcsés anyagot egy állandó helyzetbe ellentétben a geotextíliákkal. Következésképpen a terhelés a georácsokra könnyebben átadódik, nagyobb lesz az erősítő hatásuk. 4. ábra - Teherátadás beékelődéssel a georács bordái közé 5. ábra - Teherátadás súrlódással 2040 Budaörs, 4 www.viaconhungary.hu
3 A megfelelő georács kiválasztása a terhelés és az altalaj teherbírásának függvényében Próbabeépítések és számos gyakorlati beépítés alapján meg lehet határozni a szükséges töltésanyag mennyiségek különbségét erősített és erősítés nélküli szerkezetek esetén. A beépítések eredményei jól tükrözik a georácsok hatékonyságát az erősítetlen esetekhez képest. Azonos altalajon, azonos töltésanyaggal megépített, erősített és erősítés nélküli szerkezetek esetében a példák bizonyítják, hogy rossz minőségű altalaj esetén a nyomvályúk kialakulásának sebessége az áthaladások (terhelések) számához viszonyítva több 100-szorosával csökkenthető georács alkalmazásával. Azaz, egy vagy több georács réteg beépítésével kisebb süllyedési értékek biztosíthatók a töltés felső síkján. 3.1 Több réteg georács alkalmazása Abban az esetben, ha a töltés magassága meghaladja az 50 cm-t, előnyös lehet 2 vagy több réteg georács beépítése a szerkezetbe. Ezzel lehet elérni a terhek legnagyobb felületen való elosztását. Mint az az ábrán is látható, a töltés felső síkjára ható teher körte formában terjed tovább a koncentrált erő alatt. A terhelés hatása minél távolabb érünk a támadásponttól, egyre csökken. Nagy töltésmagasságok esetén a koncentrált teher hatása csökken a georácsra, tehát a rács kisebb mértékben tudja betölteni erősítő szerepét. Koncentrált erő Koncentrált erő Optimális teherelosztás 2 réteg georács alkalmazásával 1 réteg georács esetén a felső rétegben kicsi a teherátadási szög, kisebbb felületen oszlik el a terhelés. Felső georács Also georács 1 réteg georács esetén az effektív együtt dolgozó töltés magassága kb. 50 cm r>r 1 r 1 6. ábra - Nagy töltésmagasságok esetén a teher kisebb mértékben adódik át a georácsra pótlólagos teherelosztó réteg (további georács rétegek) beépítése javasolt 2040 Budaörs, 5 www.viaconhungary.hu
A beépítések során megállapították, hogy a georács rétegek egymástól való távolsága legalább 20 cm, de legfeljebb 50 cm legyen. A felső réteg rács legalább 20 cm-rel legyen a töltés felső síkja alatt beépítve. Több réteg georács beépítése esetén a gyakorlati példák azt mutatják, hogy a szükséges töltés magasság a megfelelő diagramból leolvasható értékekhez képest további 10 %-kal csökkenthető. 4 A csomóponti szilárd, biaxiális georácsok beépítése 4.1 A felület előkészítése A georácsok leterítését megelőzően, egy 10 cm-nél nem nagyobb szinteltéréseket tartalmazó, sík tükröt kell kialakítani az erősítendő talajfelületen. A felszínt meg kell tisztítani a szerves anyagoktól így a növényi maradványoktól és a humusztól, továbbá a nagyobb kövektől, és legalább T rρ = 90 %-ra kell tömöríteni. A georács leterítését gyakran megelőzi egy többnyire nemszőtt geotextília elhelyezése a felületen, amelyre közvetlenül kerül a georács. A geotextília fektetése a rácséhoz hasonlóan történik. 4.2 Leterítés és rögzítés A biaxiális georácsok esetén, ahol a teherbírási és a nyúlási értékek mindkét irányban azonosak, a leterítés irányát tetszőlegesen lehet megválasztani. A leterítés megkezdésekor a tekercs szélét célszerű lerögzíteni. A rögzítés történhet cövekkel (acél vagy fa) illetve a rácson elhelyezett kisebb földhalmokkal, homokos kaviccsal. A kezdéskor az egymás mellé kerülő tekercsek széleit egymáshoz lehet kötözni műanyag szalaggal vagy kötöző dróttal, de erre elsősorban ingoványos talajon lehet szükség. A továbbiakban a rácsot általában nem szükséges rögzíteni, ezzel elkerülhető a rátöltéskor előálló felhullámosodás. A visszatekeredés és az elcsúszás ellen kb. 10 méterenként néhány lapátnyi, nehezékként elhelyezett talajjal, vagy egy-egy kődarabbal lehet védekezni. Kivételes esetekben indokolt lehet az egymás mellé kerülő tekercsek 2-4 méterenkénti összefűzése. A tekercsek oldal- és hosszirányú csatlakozásainál a megfelelő teherbírást a tekercsek közti átfedés biztosítja. Az átfedés mértéke, ha a tervező másképp nem rendelkezik, általában 40 cm. Mivel az LBO típusú tekercsek szélessége 4 m, az átfedések következtében a lefedendő felület méretéhez képest 10 % rátartással kell a szükséges georács mennyiségét meghatározni. 2040 Budaörs, 6 www.viaconhungary.hu
4.3 Takarás A georácsok takarása célszerűen jó minőségű, szemcsés anyaggal történik, javasoljuk, hogy a szemeloszlás 0-100 mm legyen. Ettől eltérően a terv rendelkezhet. A takarás hátrabillentéssel történik a georács szélétől befelé haladva úgy, hogy a munkagépek nem közvetlenül a georácson, hanem az azt fedő kb. 30 cm vastag feltöltésen járhatnak. A takaróanyag tömörítésekor ugyanazokat az előírásokat kell betartani, amelyeket georács alkalmazása nélküli építéskor is biztosítani kell. A rátöltést, ha a terv erről másként nem rendelkezik T rρ 95 %-ra kell tömöríteni. Több georács réteg beépítése esetén, a megfelelő takarást és tömörítést követően, az újabb georács terítése az előzőhöz hasonlóan történik. 4.4 Tárolás A georácsok feketeszén tartalmuk miatt ellenállnak az UV sugárzásnak, ezért ideiglenesen tárolhatók a szabadban. Hosszabb idejű tárolás esetén azonban ajánlott a fóliával történő takarás, vagy a zárt térben való tárolás. ViaCon Hungary Kft. 2040 Budaörs, 7 www.viaconhungary.hu