Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 3/2016 [PDF]

pobierzesz BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Awarie i uszkodzenia konstrukcji z wbudowanymi geosyntetykami w aspekcie błędów projektowych i wykonawczych

Cz. 1. Warunki trwałości nasypów drogowych, skarp i wykopów oraz zboczy naturalnych z zastosowaniem geosyntetyków
Piotr Jermołowicz  |  IZOLACJE 7/8/2014  |  19.01.2015
Zsunięcie się warstw okrywających geomembranę na skarpie
Zsunięcie się warstw okrywających geomembranę na skarpie
Archiwum autora

Wiele błędnych rozwiązań w zakresie stosowania geosyntetyków jest spowodowanych nieprzestrzeganiem podstawowej zasady, że materiały geotekstylne nigdy nie są samodzielną konstrukcją, a dobrze pracują tylko wtedy, gdy są prawidłowo zaprojektowane i wbudowane w gruncie.

Pomimo upływu ponad 20 lat od pierwszych zastosowań geosyntetyków w Polsce narzędzia, które używane są do projektowania, nie zostały jeszcze dobrze wykalibrowane. Jest to spowodowane m.in. tym, że w przypadku geotechniki sytuacja jest trudniejsza niż w innych specjalnościach, takich jak konstrukcje stalowe czy żelbetowe.

Zobacz też cz. 2: Awarie i uszkodzenia konstrukcji z wbudowanymi geosyntetykami - błędy projektowe i wykonawcze

Ukazujące się publikacje w formie artykułów w czasopismach fachowych, książkach i instrukcjach z prezentowanymi gotowymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi oraz upowszechnianie się komputerowego wspomagania projektowania przyniosło wiele korzyści, jednak sprowadziło również pewne realne zagrożenia. Częste dążenie do przyspieszania pracy wymusza bezkrytyczne przyjmowanie wyników, schematów lub procedur, bez ich weryfikacji i kontroli.

W obecnej sytuacji rynkowej wszyscy uczestnicy procesu budowlanego zmuszeni są do szukania oszczędności. W związku z tym już na etapie wstępnej oceny właściwości fizykomechanicznych gruntów podłoża wymaga się od projektanta przyjęcia schematu wzmocnienia konstrukcji.

Niekiedy można też zaobserwować, że projektanci „dopasowują” zapamiętany schemat lub rozwiązanie z jakiejś publikacji do aktualnie realizowanego projektu, bez analizy różnic konstrukcyjnych lub kryteriów zastosowań.

Odrębnym tematem są nagminne praktyki zamiany materiałów na etapie wykonawstwa, gdzie duży wpływ na decyzje mają kolejno zgłaszający się dostawcy geosyntetyków.

Problem normalizacji

ABSTRAKT

W 1. części artykułu dotyczącego awarii i uszkodzeń nasypów drogowych, skarp i wykopów oraz zboczy naturalnych z wbudowanymi geosyntetykami opisano warunki trwałości tych wyrobów oraz konstrukcji z ich zastosowaniem. Przedstawiono ponadto metody obliczeń stateczności nasypów, skarp i zboczy oraz zastosowania zbrojenia.

Failures and damage concerning structures with built-in geosynthetics in terms of design and performance errors. Part 1: Conditions for sustainability of road embankments, fill batter and excavations, as well as natural slopes, using geosynthetics

 

The first part of the article on failures and damage concerning road embankments, fill batter and excavations, as well as natural slopes with built-in geosynthetics, describes the conditions for sustainability of these products and structures made using them. It also presents methods of calculating the sliding resistance of embankments, fill batter and slopes, as well as the use of reinforcement.

Większość technologii z zastosowaniem geosyntetyków stale się rozwija. Co roku pojawia się kilka nowych wyrobów, niejednokrotnie o bardzo specyficznych zastosowaniach i właściwościach. Wymaga to opracowania niekonwencjonalnych metod badań, projektowania i wykonawstwa robót.

Normalizacja i inne przepisy nie nadążają za praktyką. Powstające zalecenia, wytyczne i normy oparte były i są na metodzie prób i błędów. Wiele z tych opracowań miało swoje źródło w wynikach chaotycznych badań albo było efektem niezrozumienia i błędnych tłumaczeń literatury światowej, co do dzisiaj skutkuje błędami w poprawnym opisywaniu rozpatrywanego przypadku lub schematu statycznego.

Na podstawie analizy treści i postulatów zawartych w referatach prezentowanych na sympozjach lub konferencjach dotyczących geosyntetyków można odnieść wrażenie, że nie wszyscy pragną, aby okres pionierski w stosowaniu geosyntetyków w Polsce się zakończył.

A przecież w przypadku wystąpienia awarii i uszkodzeń konstrukcji dochodzi do wymiernych strat materialnych ponoszonych przez inwestorów i wykonawców robót gwarantujących odpowiednią jakość oraz projektantów uczestniczących w procesie inwestycyjnym.

Zobacz: Bezpieczne wały przeciwpowodziowe

Wzorem krajów, w których konstruowanie obiektów z geosyntetykami jest bogato skodyfikowane, wprowadzono w Polsce normę PN-EN 14475:2006 [1]. Podano w niej ogólne zasady wykonywania nasypów budowlanych, uzbrojonych elementami poziomymi lub pochyłymi, układanymi pomiędzy warstwami nasypu podczas jego budowy.

Norma dotyczy następujących zastosowań gruntów zbrojonych:

  • konstrukcji oporowych (ścian pionowych lub pochylonych, przyczółków mostowych, budowli do masowego składowania),
  • zbrojonych stromych skarp z osłoną powierzchniową,
  • zbrojonych skarp łagodnych bez osłony, z powierzchniowym zabezpieczeniem przeciwerozyjnym,
  • stabilizacji skarp osuwiskowych,
  • nasypów ze zbrojeniem w podstawie oraz nasypów ze zbrojeniem w górnej części przeciw wysadzinom mrozowym.

Norma nie obejmuje natomiast wykonywania innych specjalnych robót geotechnicznych z zastosowaniem gwoździ, pali, mikropali, ścianek szczelnych, ścian szczelinowych, zastrzyków i iniekcji strumieniowej.

Nawiasem mówiąc, obszerny Eurokod 7-1 [2] poświęca tym zagadnieniom p. 5.5 liczący 18 wierszy, a „Wytyczne wzmacniania podłoża gruntowego w budownictwie drogowym” [3] z 2002 r. jedynie 16 s. ze 124, i to w sposób ogólny.

 

Trwałość geosyntetyków

Główną wątpliwością przy stosowaniu geosyntetyków jest ich trwałość. Dotychczasowe doświadczenia praktyczne pochodzą z okresu 30–40 lat, a czas pracy tych materiałów, szczególnie w konstrukcjach związanych z ochroną środowiska (wysypiskach, składowiskach i mogielnikach), wynosi setki lat.

Na RYS. 1 i 2 widać, że materiały aramidowe są spośród nich najlepsze – nie podlegają pełzaniu w takim zakresie, jak inne. Mają jednak wady: charakteryzują się małą sprężystością oraz niską odpornością na wysoką temperaturę i promieniowanie UV.

Zasadnicze znaczenie ma trwałość w przypadku zastosowań długoterminowych w odniesieniu do:

  • wytrzymałości i odkształcalności – zbrojenia masywów gruntowych (konstrukcji oporowych, stromych skarp), których bezpieczeństwo musi zostać zapewnione przez wytrzymałość geosyntetyków, a także wzmacnianie podłoża nawierzchni,
  • wodoprzepuszczalności filtrów w systemach odwadniających.

W takich zastosowaniach wymagane są specjalne badania i przyjmowanie odpowiednio zredukowanych parametrów, z uwzględnieniem zmian właściwości wyrobów w czasie eksploatacji.

Sposób oceny trwałości został ujęty w normie PN-EN 13249:2002 [5]. Poniżej przedstawiono dwa uproszczone kryteria oceny trwałości.

1. Geotekstylia zastosowane w gruntach naturalnych o pH między 4 a 9, temperaturze < 25°C i niepełniące funkcji zbrojenia oraz wykonane z poliestru, polietylenu, polipropylenu, poliamidu 6 lub poliamidu 6.6 i niezawierające surowców wtórnych mogą być uważane za zachowujące dostateczną trwałość co najmniej przez pięć lat.

2. Geosyntetyki zastosowane w gruntach naturalnych o pH między 4 a 9, temperaturze < 25°C i wykonane z poliestru, polietylenu, polipropylenu, poliamidu 6 lub poliamidu 6.6 i niezawierające surowców wtórnych mogą być uważane za zachowujące dostateczną trwałość co najmniej przez dwadzieścia pięć lat, pod warunkiem że pomyślnie przeszły badania: odporności na hydrolizę (poliester, poliamid 6, poliamid 6.6.) i odporności na utlenianie (polipropylen, polietylen, poliamid 6, poliamid 6.6.).

Na podstawie analizy właściwości fizykomechanicznych polimerów można wskazać następujące zagadnienia ich użytkowania:

  • rozszerzalność termiczną i skurcz (współczynnik rozszerzalności termicznej geosyntetyków jest o 2–3 rzędy wielkości większy niż betonu),
  • ogień – temperatura topnienia do: HDPE – 130°, PP – 165°, PET – 260°, PA – 250°,
  • zagrożenie przy łączeniu – przepalanie spoin, rozdzieranie, nadmierne dziurawienie itp.,
  • promieniowanie słoneczne (UV).

Wyboru rodzaju i gatunku materiału należy dokonywać w zależności od jego przeznaczenia (rodzaju zastosowania) oraz wymaganych właściwości mechanicznych, parametrów hydraulicznych, odporności na uszkodzenia podczas wbudowania, odporności na czynniki klimatyczne (atmosferyczne), chemiczne itp.

Zobacz też: Analiza pracy wałów przeciwpowodziowych z ekranem szczelnym z geomembrany

Właściwy wybór jest sprawą skomplikowaną. W wielu krajach dąży się do uproszczenia zasad doboru wyrobów do zastosowań w budowlach drogowych, przynajmniej w prostych, typowych sytuacjach. Taka klasyfikacja jest uproszczona i nie oddaje w pełni różnych zalet wyrobów, zwłaszcza wyższych klas, lecz jest użyteczna we wstępnym wyborze typowych, prostych zastosowań.

W specjalnych wypadkach konieczne jest wymiarowanie materiału na podstawie szczegółowych obliczeń i wzorów z określeniem stanów granicznych nośności i użytkowania.

Interesującą nowością w przepisach jest kryterium energii zniszczenia wyrobu przy zerwaniu. Energia zniszczenia jest równa połowie iloczynu siły zrywającej (wytrzymałości) i wydłużenia przy zerwaniu. Miarodajna jest mniejsza z wartości w kierunku podłużnym i poprzecznym. Kryterium to uwzględnia łącznie dwie cechy materiału i uważa się, że lepiej pozwala porównać różne rodzaje wyrobów, np. włókninę i tkaninę.

Wymagania dotyczące energii zniszczenia wprowadzono już do różnych dokumentów, m.in. do normy szwajcarskiej, normy norweskiej lub projektu normy francuskiej. 

O ile wpływ czynników chemicznych i fizycznych w dużym stopniu zależy od sposobu wytwarzania polimerów, o tyle wpływ czynników mechanicznych zależy od producentów włókien, fabryk włókienniczych produkujących materiały geosyntetyczne oraz projektantów i wykonawców konstrukcji geotechnicznych. Sposób wytwarzania materiału geosyntetycznego ma duży wpływ na procesy pełzania i relaksacji w tych materiałach.

Główne czynniki wpływające na trwałość geosyntetyków poniżej poziomu terenu to:

  • uziarnienie i ostrokrawędzistość gruntów,
  • pH środowiska,
  • występujące jony metali,
  • obecność tlenu,
  • wilgotność,
  • zawartość związków organicznych i kwasów humusowych,
  • temperatura.

Trwałość konstrukcji

Trwałość konstrukcji wykonywanych z zastosowaniem materiałów geosyntetycznych zależy w dużym stopniu od jakości wykonania. Również źle wykonany projekt konstrukcji, bez rysunków szczegółowych, może przyczynić się do pogorszenia jakości wykonawstwa.

Niestety, w chwili obecnej w zasadzie wszystkie strony procesu ­inwestycyjnego (projektanci, wykonawcy i nadzór inwestycyjny) nie są odpowiednio przygotowane do zapewnienia wysokiej jakości.

Najczęstsze uszkodzenia występują z powodu niedbałego przemieszczania materiału, przy użyciu nieodpowiedniego sprzętu, wadliwego łączenia poszczególnych pasm i nieodpowiedniego przygotowania podłoża, które na skutek osiadań powoduje w materiale geosyntetycznym naprężenia znacznie przekraczające naprężenia przyjęte w projekcie jako dopuszczalne.

Jeżeli uwzględniłoby się poziom naszego wykonawstwa, należałoby w obliczeniach wytrzymałościowych przyjmować całkowite współczynniki bezpieczeństwa od 3 do 5.

Bardzo istotne do zapewnienia trwałości konstrukcji jest stworzenie na wszystkich większych obiektach systemu obserwacji, który pozwalałby ocenić zachowanie się konstrukcji w miarę upływu czasu. Badania te powinny być realizowane przez odpowiednio przygotowane do tego laboratoria.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 7/8/2014

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Poznaj zalety nowych cegieł klinkierowych » 


Tę średzką cegłę wyróżniają niecodzienne wybarwienie oraz faktura lica. Melanż szarości, grafitów (...) czytaj dalej »

 


Co wyróżnia powłokę antykorozyjną Ultra Cover XP »

Poznaj sposoby na skuteczną termoizolację »

Powłoka jest na tyle cienka, że nie zmienia geometrii elementów złącznych, takich jak (...) czytaj dalej »
To, jak mieszkamy, jest kluczowe dla zdrowia. Publicznie dużo dyskutuje się o energooszczędności domów i mieszkań, natomiast (...) czytaj dalej »

Dowiedz się, co ryzykujesz, gdy rezygnujesz z szarego styropianu »


Szary styropian pozwala nie tylko oszczędzać energię, ale również rozwiązuje problem (...) czytaj dalej »

 


Izolacje z aprobatą FM »

Jak projektować instalacje dzwiękochłonne »

Aprobata FM dynamicznie zyskuje na znaczeniu na całym świecie, w tym także w Polsce i na innych europejskich rynkach lokalnych (...) czytaj »
Elementy systemów transportujących ciepłe lub zimne powietrze mogą generować hałas, który (...) czytaj »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Niczuk Metall Niczuk Metall
Warto współpracować z najlepszymi! Niczuk Metall jest firmą z tradycjami opartą wyłącznie na polskim kapitale . Doświadczenie,...
Zamów bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę
System ściany wentylowanej od Aluprof - nowa aprobata dla Extrabond A2

System ściany wentylowanej od Aluprof - nowa aprobata dla Extrabond A2

Aluprof, europejski lider produkcji systemów aluminiowych dla budownictwa, otrzymał od Instytutu Techniki Budowlanej kolejną aprobatę techniczną dla swoich produktów. Tym...
4/2017

Aktualny numer:

Izolacje 4/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Papy mostowe według PN-EN 14695:2012
  • - Uszkodzenia dylatacji posadzek
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.