IRIDEX GROUP PLASTIC: Rolul geogrilelor triaxiale in progresul tehnologiei constructiilor de drumuri

In conceptia moderna, compozitele sunt amestecuri sau asocieri de cate doua materiale cu proprietati fizico-mecanice complementare care respecta principiul continuitatii geometrice a deformatiilor formulat de Saint Venant. 

Practica a demonstrat si istoria a retinut numai armarea pamanturilor necoezive sau granulare. Pamantul armat a fost inventat de francezul Henri Vidal si brevetat la Londra in 1962. Principiul de armare al lui Vidal se bazeaza, pentru transferul de eforturi unitare dintre pamant si armatura, pe „efectul de ancorare” care foloseste rezistenta la intindere a armaturii prin eforturile unitare normale σ. Pamantul armat este un material compozit si difera in mod esential de betonul armat.

Practic primul pas inovator a fost facut prin producerea geogrilelor cu noduri integrate rigide. Al doilea pas inovator priveste nervurile grilelor care concura in noduri. Conformarea geogrilelor dupa nervuri a atins performante remarcabile si procesul de perfectionare este, se pare, in progres. Acestea genereaza structuri spatiale de pamant granular confinate gravitational sau auto-confinate.

Geogrilele triaxiale

Era firesc ca dupa geogrilele mono si bi-axiale gandirea inovatoare a producatorului sa ofere o capacitate sporita de acoperire a planului de eforturi si deformatii. Pastrand aceleasi reguli topologice de congruenta si automorfism, dar si caracterul rigid al nodurilor, prin dispunerea geogrilelor dupa trei directii decalate intre ele cu cate 60° se obtin asa numitele geogrile triaxiale (fig. 1). Performanta este tehnologica, deoarece, cu cateva decenii in urma, intinderea simultana dupa numai doua directii perpendiculare constituia o problema.

Performanta mecanica este ilustrata foarte sugestiv prin comparatia dintre capacitatea portana sub forta concentrata a geogrilei biaxiale cu albastru si cea a geogrilei triaxiale cu rosu. Aici este vorba de capacitatea de acoperire, care in cazul geogrilelor triaxiale este una mult mai mare decat cea a geogrilelor biaxiale (fig. 2). Consecinta acestei inovatii este de natura economica. La lucrari de structuri de sprijin geogrilele monoaxiale raman in continuare cele mai eficiente.

Distributia de sarcina este tridimensionala in natura si actioneaza radial la toate nivelurile in agregat (fig. 3).

Pentru ca un strat stabilizat sa fie eficient, acesta trebuie sa aiba capacitatea de a distribui sarcina la 360 de grade. Pentru a asigura o performanta optima, consolidarea geogrilei intr-un strat stabilizat mecanic ar trebui sa aiba o rigiditate radiala mare de-a lungul celor 360 de grade. Geogrilele biaxiale au rigiditate la intindere in principal pe doua directii.

Geogrilele triaxiale au trei directii principale de rigiditate, care sunt sporite suplimentar de catre geometria lor triunghiulara rigida. Acest lucru produce o structura semnificativ diferita de orice alt tip de geogrile si ofera rigiditate ridicata la 360 de grade. Un produs cu adevarat multi-directional cu proprietati aproape izotrope.

Intr-un strat stabilizat mecanic, particulele de agregate se inclesteaza in geogrila si sunt confinate in aperturi, creand un material compozit cu caracteristici imbunatatite de performanta (fig. 4).

Proprietatile structurale ale stratului stabilizat mecanic sunt influentate de amploarea si profunzimea zonelor inchise. Forma si grosimea nervurilor geogrilei si structura globala a geogrilei triaxiale au o influenta directa asupra gradului de izolare si eficienta a stratului stabilizat.

Geogrila triaxiala imbunatateste magnitudinea confinarii si creste adancimea zonelor confinate.

S-au realizat un numar mare de teste si incercari, cu scopul de a demonstra performanta geogrilei triaxiale in comparatie cu geogrila biaxiala. Testele au inclus incercari sub incarcarea din trafic facute la Universitatea din Nottingham si la scara naturala, la Laboratorul de Studii in Transport. S-au facut de asemenea evaluari ale degradarii la instalare, ale capacitatii portante si teste pe teren, parte a programului riguros de testare.

Institutii din cadrul Centrului de Ingineria Transportului al Universitatii din Nottingham au fost folosite pentru a identifica proprietatile de proiectare necesare pentru performanta imbunatatita si pentru a ajuta la modelarea si definirea geogrilelor triaxiale. Incercari sub incarcare din trafic au fost facute, la scara mult mai mare, in cadrul Laboratorului de Studii in Transport. Atat geogrilele triaxiale, cat si cele biaxiale, au fost testate cu grosimi variabile de agregat, fiecare la 10.000 de treceri de roata. Rezultatele au aratat ca deformatiile cauzate de roata au fost mult mai reduse in cazul geogrilelor triaxiale si au demonstrat astfel beneficiile structurale ale acestei geogrile. Institutul de testare sub incarcare din trafic al Centrului de Ingineria Transportului din Nottingham a fost folosit pentru a obtine o cantitate mare de rezultate din teste, atat pentru geogrila biaxiala cat si pentru geogrila triaxiala, care au confirmat beneficiile mult imbunatatite ale geogrilelor triaxiale, in comparatie cu cele biaxiale.

Contributia structurala adusa de geogrila triaxiala este de stabilizare a pamantului folosit la drumuri si zone supuse la trafic pentru a crea un strat stabilizat mecanic. Particulele de material granular se inclesteaza in geogrila si se confineaza in aperturile geogrilei rigide, creand un material compozit imbunatatit avand caracteristici de performanta superioare.

Capacitatea geogrilei triaxiale de a distribui incarcarea creste capacitatea portanta a platformelor de lucru pentru echipamanete grele, macarale si utilaje. Pentru constructor acest lucru inseamna mai putin agregat natural pentru a construi platforma, fapt care poate rezulta intr-o executie mai rapida si un cost mai mic, in comparatie cu construirea unei platforme traditionale, fara armaturi de pamant (fig. 5).

Geogrilele au fost folosite inca de la inceputul anilor 1980 pentru armarea agregatului in drumuri construite peste turba. Astfel de geogrile au fost folosite pentru a obtine drumuri de acces sigure peste pamanturi slabe pentru drumuri publice in Insulele Shetland si lucrari de infrastructura in Insulele Falkland.

Primul drum de acces dintr-un parc eolian semnalat ca avand geogrila in structura a fost in Mlastina Ovenden, Marea Britanie, la jumatatea anilor 1980.

In Romania am inceput sa folosim geogrila triaxiala pentru proiecte de parcuri eoliene din anul 2008, iar primul mare proiect a fost Parcul Eolian Fantanele.

De atunci pana astazi, numeroase proiecte au fost construite folosind geogrila triaxiala.

Grosimea necesara a drumului este cel mai mult influentata de activitatea din trafic care trebuie suportata in timpul construirii drumului si care este angrenata in actiunea de transport al umpluturii necesare pentru activitati viitoare de constructii. Geogrila triaxiala va crea un strat stabilizat mecanic pentru a aduce beneficiile reducerii grosimii drumurilor.

Geogrilele triaxiale au devenit astfel calitatea esteticii functionale. In al doilea rand, aceste geogrile au fost fabricate printr-o performanta tehnologica. Intinderea simultana pe trei directii, impreuna cu conservarea tuturor proprietatilor fizice si mecanice de izotropie si uniformitate, este fara precedent la aceasta scara si in conditii industriale.

Autor:
ing. Ionel DAVIDESCU – IRIDEX GROUP PLASTIC

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 173 – septembrie 2020, pag. 22