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.
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.
