Studio sperimentale sulle proprietà meccaniche della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica

Panoramica della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica

Concetto e ambito di applicazione

• Basato sulla ricerca nell'ordinariogeogriglie in plastica, fili di acciaio ad alta resistenza- trattati in modo speciale vengono fusi con polietilene (PE) e vengono aggiunti additivi per creare strisce di trazione ad alta-resistenza. La superficie viene poi irruvidita per produrre una striscia geotessile rinforzata composita con eccellenti proprietà meccaniche. Queste strisce geotessili rinforzate composite sono disposte e tessute a intervalli fissi sia in direzione longitudinale che trasversale, e i loro giunti sono saldati utilizzando la tecnologia di saldatura per fusione per produrre infine una geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica.
• Modificando il diametro e il numero delle funi d'acciaio si altera la resistenza alla trazione delle strisce di rinforzo. Ciò non solo migliora la resistenza alla trazione e alla resistenza allo scorrimento viscoso della geogriglia, ma ne prolunga anche la durata. È adatto per la maggior parte dei progetti di costruzione ingegneristica, tra cui miniere di carbone, autostrade, ferrovie, aeroporti, pozzi di irrigazione ed edifici civili.

Indicatori di prestazione meccanica

Durante la progettazione e la costruzione, gli indicatori di valutazione delle prestazioni meccaniche della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica variano a seconda del carico che sopporta. Le proprietà meccaniche delle geogriglie bidirezionali in acciaio-plastica includono principalmente la resistenza alla trazione, la resistenza al test di attrito, la resistenza al test di estrazione-e l'interazione con il materiale di riempimento.

Analisi sperimentale

Durante la costruzione ingegneristica, le prestazioni di trazione delle geogriglie bidirezionali in acciaio-plastica variano a causa delle diverse temperature, carichi e condizioni del materiale di riempimento. Pertanto, sono stati condotti test comparativi di trazione, deflessione e scorrimento viscoso su geogriglie in acciaio-plastica singola- e bidirezionali per studiarne le proprietà meccaniche.

Prova di trazione

• Le geogriglie bidirezionali in acciaio-plastica sono materiali compositi flessibili, in genere sopportano i carichi dell'ambiente esterno attraverso la resistenza alla trazione. La resistenza alla trazione è un indicatore chiave delle proprietà meccaniche per i materiali geosintetici. I principali parametri prestazionali dei quattro gruppi di geogriglie bidirezionali in acciaio-plastica con le stesse specifiche testate sono stati: resistenza alla trazione longitudinale e trasversale molto maggiore di 50 kN/m, tassi di allungamento longitudinale e trasversale non superiori al 13% e resistenza alla trazione molto maggiore di 35 kN/m con un allungamento del 5%.
• I risultati della prova di trazione uniforme della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica sono mostrati nella Figura 1. Come mostrato nella Figura 1, il processo di allungamento dei quattro set di griglie in acciaio-plastica può essere approssimativamente suddiviso in tre fasi: basso carico con grande fase di deformazione, carico elevato con piccola fase di deformazione e fase di frattura.

• Durante la fase di carico iniziale del test, ovvero la fase di basso-carico, grande-deformazione, il carico di trazione era piccolo, ma lo spostamento della deformazione di trazione era ampio, con tutti e quattro i gruppi di test che alla fine hanno raggiunto circa 19 mm.
• Nella seconda fase, ovvero la fase di-carico elevato e-deformazione ridotta, all'aumentare del carico di prova, anche lo spostamento di deformazione della geogriglia in acciaio-plastica è gradualmente aumentato. Come mostrato nella Figura 1, la curva di trazione ha mostrato un notevole aumento, ma all'interno della stessa differenza di carico, la variazione di spostamento nel secondo stadio è stata inferiore rispetto al primo stadio, con la lunghezza massima di trazione del primo gruppo pari a soli 6 mm.
• Nella terza fase, la fase di frattura, dopo che il carico di prova ha superato 11 kN, tutti e quattro i gruppi di geogriglie in acciaio-plastica sono entrati in sequenza nella fase di frattura. Durante il test della fase di frattura, i fili di acciaio nelle strisce di geotessile all'interno della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica hanno iniziato a rompersi uno dopo l'altro, causando un brusco calo della curva di trazione nella Figura 1 e una rapida diminuzione della resistenza alla trazione della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica fino a 0.
• In sintesi, la resistenza alla trazione della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica è influenzata dai fili di acciaio nelle strisce geotessili; dopo la rottura dei fili di acciaio, la resistenza alla trazione della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica diminuisce rapidamente fino a 0.

Prova di deflessione

• Grazie all'elevata flessibilità delgeogriglia biassiale in acciaio-plastica, la sua deflessione non può essere misurata direttamente. Pertanto, la geogriglia biassiale in acciaio-plastica è stata modificata posizionandola all'interno di una lastra di cemento ed è stata quindi testata la deflessione della lastra rinforzata.
• Per garantire l'affidabilità dei dati di prova, sono state testate sei lastre, considerando tutti i fattori influenti.
• Sono stati fabbricati due tipi di lastre di cemento, una con una geogriglia biassiale in acciaio-plastica e l'altra con rete metallica Q235. Le dimensioni della soletta di cemento erano 1000 mm × 1000 mm × 100 mm. Per garantire l'affidabilità dei dati di prova, sono state fabbricate tre lastre per ciascun tipo. I risultati del test di deflessione sono mostrati nella Figura 2.

(1) Le due lastre identiche di geogriglia biassiale in acciaio-plastica colata-in-posto, GSW-1 e GSW-2, hanno mostrato cambiamenti di sollecitazione simili. Dall'applicazione iniziale del carico fino a 10 secondi dopo l'applicazione del carico, la pressione che GSW-1 poteva sopportare è cambiata in modo relativamente lento, aumentando solo fino a 1 kN, quasi senza alcun cambiamento nello spostamento. Dopo 20 secondi di applicazione del carico, la tensione ha cominciato ad aumentare, lo spostamento è aumentato e nella lastra hanno cominciato ad apparire delle crepe, portando ad una diminuzione della tensione. Quando le fessure si allargarono, la geogriglia nella lastra iniziò a funzionare e lo stress aumentò nuovamente. Quando il tempo di applicazione del carico ha raggiunto i 45 secondi, la sollecitazione ha raggiunto il suo valore massimo di 34,1 kN, e anche lo spostamento ha raggiunto il suo valore massimo di 44,2 mm. Entrambi i valori hanno smesso di aumentare e la lastra ha ceduto.

(2) A causa dell'inclinazione della lastra, la sollecitazione sulla lastra era irregolare, causando un rapido aumento della sollecitazione nel GSW-2 dopo 10 secondi di compressione, ma non si è verificato alcun cambiamento nello spostamento. Quando il carico applicato ha raggiunto i 40 secondi, sono apparse delle crepe nel GSW-2, la sollecitazione ha cominciato a diminuire e lo spostamento ha cominciato ad aumentare. Man mano che le fessure si allargavano, la griglia all'interno della lastra ha cominciato a funzionare, facendo salire nuovamente la sollecitazione fino a 27,5 kN. La griglia all'interno della lastra ha poi mostrato la rottura del filo e la sollecitazione è diminuita rapidamente.

Prova di scorrimento

• Le caratteristiche di scorrimento della griglia si riferiscono alla proprietà di una griglia che si deforma nel tempo sotto un carico esterno costante.
• Le griglie sono strutture a rete realizzate con polimeri ad alto- peso molecolare attraverso una serie di processi complessi. Le loro prestazioni di scorrimento influiscono direttamente sulla-stabilità a lungo termine delle strutture rinforzate. L’effetto creep delle strutture rinforzate porta a cambiamenti nello stato tensionale, con conseguenti perdite di stabilità complessiva dell’edificio, deformazioni eccessive e altri disastri. Pertanto, le prestazioni di scorrimento della griglia sono cruciali per mantenere la stabilità a lungo termine-della sua resistenza alla trazione.
• Nelle applicazioni pratiche di ingegneria, a temperature e carichi diversi, la griglia subisce una deformazione viscosa, indebolendo significativamente la sua funzione di rinforzo e facendo addirittura perdere la stabilità complessiva dell'edificio.
• La Figura 3 mostra le curve di scorrimento della deformazione della geogriglia bidirezionale in acciaio-plastica in funzione del tempo sotto la stessa forza di trazione (50 kN/m) e due diverse temperature ambiente di 20 gradi e 40 gradi, ottenute attraverso misurazioni sperimentali.

Come mostrato nella Figura 3, quando la temperatura ambiente è di 20 gradi, sono necessarie circa 100 ore affinché la deformazione raggiunga il 20%; quando la temperatura ambiente è di 40 gradi, sono necessarie solo circa 0,5 ore affinché la tensione raggiunga il 20%. Ciò indica che la temperatura ha un impatto significativo sulla geogriglia biassiale in acciaio-plastica e il valore della deformazione aumenta gradualmente con l'aumentare della temperatura.

Conclusioni

• La geogriglia biassiale in acciaio-plastica ha una buona resistenza alla deformazione strutturale, al cedimento per torsione dei nodi e all'assestamento deformativo. Ha elevata flessibilità ed elasticità e i nodi non si strappano facilmente. Può sopportare carichi multi-direzionali e distribuire efficacemente il carico.
• Il processo di trazione della geogriglia biassiale in acciaio-plastica comprende tre fasi: carico basso con grande deformazione, carico elevato con piccola deformazione e frattura. La resistenza della geogriglia biassiale in acciaio-plastica aumenta con l'aumentare della velocità di trazione.
• La deformazione di deflessione della soletta biassiale in calcestruzzo gettata-in-sul posto con geogriglia biassiale in acciaio-plastica è divisa in tre fasi: fase elastica lineare, fase non lineare e fase di snervamento. Nella fase elastica lineare di una soletta di cemento bidirezionale, la deflessione è correlata positivamente al carico. Con la comparsa di fessure, la soletta armata entra in una fase non lineare, la sua rigidezza diminuisce e la deformazione per deflessione diventa correlata in modo non lineare al carico; in questa fase la lastra di cemento perde la sua capacità-portante. Nella fase di cedimento, il grigliato in acciaio-plastica presenta trazione del filo, con rottura delle singole barre d'armatura, e il grigliato cede.
• La relazione deformazione-tempo derivante dal test di scorrimento del reticolo mostra che la temperatura influenza lo scorrimento del grigliato: a temperature più basse, lo scorrimento è minore; a temperature più elevate, il creep cambia in modo più significativo e aumenta più rapidamente.