Trojosové tuhé geomreže

Tuhé monolitické geomreže Tensar sú špeciálne vyvinuté na vystužovanie hornín a technológia ich výroby sa patentovala pred viac ako 25 rokmi. Vyrábajú sa technológiou v troch krokoch, ktorá priamo určuje ich účinnosť vo vystužených podkladových vrstvách.

Technologický postup
Najskôr sa vyhotoví pás extrudovanej fólie s vnútornou neusporiadanou štruktúrou a veľmi presnou hrúbkou. V nasledujúcom kroku sa do fólie vyrazia otvory. V poslednom technologickom kroku sa pás fólie nahrieva a naťahuje. Pri predpínaní pásu fólie sa dovtedy neusporiadaná štruktúra molekúl polyméru mení na usporiadanú štruktúru, čím sa zvyšujú deformačno-pevnostné parametre hmoty geomreže. Ak sa geomreža pri nahrievaní napína v jednom smere, vznikne jednoosová geomreža. Ak sa súčasne napína v dvoch smeroch (pozdĺž a naprieč), vzniká trojosová a dvojosová štruktúra.

Tuhá geomreža znamená, že geomreža má vysokú ťahovú, ohybovú tuhosť a tuhosť v krútení. Taká geomreža má tuhé nielen jednotlivé rebrá a spoje, ale celú štruktúru. Tým sa odlišuje od geomreží ohybných a polotuhých. Monolitická geomreža znamená, že štruktúra geomreže ostáva počas celého výrobného cyklu spojená, neoddelená. Jednotlivé rebrá (ťahové prvky) a spoje geomreže neboli počas výroby nikdy oddelené. Preto je monolitická štruktúra tuhých geo­mreží Tensar celkom odlišná od štruktúry iných geo­mreží, napríklad extrudovaných, lepených, zváraných a pletených, ktorých spoje individuálnych rebier (ťahových prvkov) vznikajú dodatočným lepením, zváraním alebo prepletaním.

Výskumy nezávislých inštitúcií TRL v Spojenom kráľovstve a CROW v Holandsku preukázali, že tuhé monolitické geomreže Tensar sú v podkladových vrstvách najúčinnejšie, t. j. že vnášajú do podkladových vrstiev najvyšší výstužný účinok.

Geomreže TriAx
Po dlhých rokoch výskumu bol v rámci inovácie vyvinutý nový typ geomreže, a to trojosová tuhá monolitická geomreža TriAx™ (obr. 1). Reakcie nezávislých svetových špecialistov aj odborníkov v krajinách, kde sa nová geomreža prezentovala na výstavách stavebníctva (napríklad Spojené kráľovstvo, Česká republika, Poľsko, Čína) svedčia o pozitívnom ohlase, ktorý tento výrobok vyvolal. Na výstavách získala geomreža TriAx ocenenie za inováciu alebo zlaté medaily ako dosiaľ jediný geosyntetický výrobok v histórii.

Tuhé monolitické trojosové geomreže Tensar TriAx s otvorenou štruktúrou (trojuholníkové otvory) a tuhými ťahovými prvkami, ktoré sú vysoké a majú obdĺžnikový prierez s ostrými hranami, sa používajú do geodosiek. Na to, aby geomreže plnili v Geodoske výstužnú funkciu, musia mať určité vlastnosti. V súlade s odporúčaniami (Webster, 1992) sa v tab. 1 uvádzajú špecifikácie akejkoľvek geomreže, ktoré priamo súvisia s jej účinnosťou a výstužnou funkciou v ktorejkoľvek vystuženej podkladovej vrstve. Na hodnotenie účinnosti geomreže musia byť k dispozícii špecifikácie a musí sa uvažovať o hodnotách všetkých charakteristík.

V tab. 1 sa uvádzajú charakteristiky, ktoré priamo súvisia s výstužnou funkciou a účinnosťou geosyntetiky v Geodoske aj vystuženej podkladovej vrstve. Medzi charakteristikami sa nenachádza ťahová pevnosť a pomerné predĺženie pri porušení. Je to preto, že tieto dve charakteristiky nemajú priamy vplyv na účinnosť a výstužnú funkciu geosyntetiky vo vystužených podkladových vrstvách, takže sú zbytočné. Ich uvádzanie v technických dokumentoch, napríklad v požiadavkách investorov alebo v projektovej dokumentácii nemá technické opodstatnenie, je zavádzajúce a prináša so sebou problémy, ktoré môžu viesť až k nespôsobilosti vystuženej podkladovej vrstvy dlhodobo a spoľahlivo plniť svoju funkciu.

Tab. 1: Charakteristiky tuhých monolitických trojosových geomreží v súčasnosti používaných do Geodosiek

Výška rebra
Prvou charakteristikou geomreže, ktorá priamo súvisí s jej účinnosťou v Geodoske, je výška rebra (ťahového prvku). Táto geometrická charakteristika má rovnakú dôležitosť ako iné charakteristiky. Už Webster uviedol, že vyššie rebro je lepšie ako nižšie (Webster, 1992). Je zrejmé, že častica kameniva v Geodoske sa môže viac oprieť o vysoké a tuhé rebro, ako o ploché, poddajné alebo polotuhé rebro. Má to priamy súvis s mechanizmom zadržania (zovretia) a mechanizmom zazubenia častíc kameniva v tuhej štruktúre geomreže (obr. 2).

Pevnosť spoja
Druhou charakteristikou geomreže, ktorá priamo súvisí s jej účinnosťou v Geodoske, je pevnosť spoja. Spoj nesmie byť výrazne najslabším článkom geomreže. Pevnosť spoja ideálnej geomreže je 100 percent ťahovej pevnosti samotnej štruktúry geomreže. Vtedy spoje nie sú slabými miestami geomreže a môžeme sa na spoje spoľahnúť ako na pevné oporné body v rovine geomreže. Pevnosť (účinnosť) spoja geomreží Tensar TriAx je na úrovni 90 percent.

Stabilita otvoru, tuhosť v krútení
Treťou charakteristikou geomreže je jej tuhosť v krútení, označovaná aj ako stabilita otvoru geomreže. Pri skúške sa stanovuje krútiaci moment, akým sa otáča spoj rebier v rovine napnutej geomreže a uhol pootočenia. Stabilita otvoru geomreže označuje aj stabilitu štruktúry geomreže, ktorá môže byť stabilná alebo nestabilná. Geomreža s nestabilnou, poddajnou štruktúrou nemôže zabezpečiť dlhodobú stabilitu vrstvy zeminy, ktorú má vystužovať. Stabilnú štruktúru majú tuhé geomreže, menej stabilnú alebo nestabilnú štruktúru majú mäkké, ohybné a polotuhé geomreže.

Radiálna ťahová tuhosť
Štvrtou charakteristikou geomreže, ktorá priamo súvisí s jej účinnosťou v Geodoske, je radiál­na ťahová tuhosť. Geomreža musí v Geodoske pracovať ako výstuž už pri veľmi malých deformáciách okolitého prostredia, inak nemá praktický význam a je zbytočná. Znamená to, že musí okamžite reagovať na každé zaťaženie, ktoré pôsobí na povrchu podkladovej alebo konštrukčnej vrstvy a vyvodí v mieste geomreže aj veľmi malé vodorovné deformácie, napr. ε = 0,1 %. Z toho dôvodu sa pri geomrežiach TriAx uvádza charakteristika „sečnicová tuhosť pri ε = 0,5 %“. Je to sečnicová ťahová tuhosť v intervale ε = 0 až 0,5 % stanovená ako najnižšia hodnota vo všetkých smeroch v ploche geomreže, 0 až 360°. Niekedy sa označuje aj ako radiálna sečnicová tuhosť.

Trojosová geomreža vykazuje rovnomerné pevnostno-deformačné vlastnosti v ploche, takže zaťaženie na povrchu Geodosky roznáša rovnomerne do podložia vo všetkých smeroch (obr. 3). Jej radiálna účinnosť je vysoká.

Geomreže Tensar TriAx sú dlhodobo a intenzívne testované v podkladových vrstvách zaťažovaných cyklickým namáhaním, pričom tu vykazujú vyššiu účinnosť ako tuhé monolitické dvojosové geomreže, ktoré boli doteraz najúčinnejšie.

GEODOSKA s geomrežami Tensar TriAx
V súvislosti s geomrežami Tensar sa používa označenie Geodoska^®. Ide o tenkú roznosnú vrstvu zo sypkého materiálu vystuženú tuhými monolitickými PP geomrežami Tensar. Do roku 2008 sa používali dvojosové geomreže typ SS (SS20, SS30, SS40, SSLA20 alebo SSLA30) a od roku 2008 sa začínajú používať rôzne druhy tuhých monolitických trojosových PP geomreží Tensar typ TriAx.

Geodoska^® sa na Slovensku prvýkrát realizovala v roku 1997 a používa sa všade, kde sú zložité základové pomery a objavujú sa problémy s deformačnou odolnosťou podložia. Je to vlastne kompozit, t. j. vystužený konštrukčný systém, ktorý sa skladá z dvoch odlišných zložiek – sypkého materiálu (štrkodrvina, štrkopiesok, drvený betón) a geosyntetiky s výstužným účinkom, ktorou sú v tomto prípade geomreže Tensar.

Ak hovoríme a uvažujeme o Geodoske, musia sa splniť dve základné podmienky: geomreža musí pôsobiť ako spriahnutá výstuž (nie ako membrána), a účinnosť geomreže a jej výstužný účinok musia byť overené výskumom a meraniami. Ak chýba jeden z uvedených predpokladov, použitý konštrukčný systém nie je Geodoska a väčšinou nejde ani o vystuženú podkladovú vrstvu. Je to podkladová vrstva s geosyntetikou.

Geodoska pôsobí ako tuhá roznosná vrstva, ktorá má lepšie pevnostné a deformačné charakteristiky ako nevystužený sypký materiál alebo podkladová vrstva s inou geosyntetikou. Geomreže TriAx pôsobia ako spriahnutá výstuž a vnášajú do podkladovej vrstvy výstužný účinok. Spriahnutie medzi časticami kameniva a geomrežou je možné preto, že medzi týmito dvoma rôznymi materiálmi vznikajú dva originálne mechanizmy spolupôsobenia, a to zazubenie a zadržanie častíc kameniva v tuhej štruktúre geomreží Tensar. Stretávame sa s nimi len v prípade tuhých monolitických geomreží s vysokými rebrami určitého tvaru, ktoré pôsobia ako spriahnutá výstuž.

Geodoska s geomrežami TriAx sa využíva na mnohých slovenských stavbách, napríklad pod základmi stavebných objektov, pod komunikáciami, v podvalovom podloží železničného spodku a pripravených je niekoľko ďalších projektov (obr. 4).

Záver
Geodoska^® ako tenká podkladová vrstva alebo roznosný vankúš vystužený tuhými geo­mrežami TriAx predstavuje vysokoúčinný kompozit pod objektmi alebo stavebnými konštrukciami zakladanými na málo únosnom alebo stlačiteľnom podloží. Je to konštrukčný systém, ktorý rieši vybrané technické a technologické problémy.

Ing. Radovan Baslík, CSc.
Foto: autor, TECTUM GEOSYNTHETIC, s. r. o.

Radovan Baslík sa viac ako 30 rokov zaoberá riešením geotechnických problémov v inžinierskom staviteľstve pomocou geosyntetiky. Spolupracoval pri prvých návrhoch a prvých realizáciách všetkých typov vystužených oporných konštrukcií na Slovensku, ako aj pri tvorbe národných technických noriem a predpisov na skúšanie, navrhovanie a použitie geosyntetiky v stavebníctve. Je členom Medzinárodnej geosyntetickej spoločnosti (IGS).

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.