Geotextile (2)

GEOSINTETICE Geotextile

CURS ANUL II MASTER INGINERIE GEOTEHNICA Prof. Loretta Batali

Geotextile - definitie Geotextilele sunt materiale textile permeabile realizate din materiale polimerice sau naturale utilizate la construcţii în contact cu pământ sau alte materiale.

Geotextile - functii Geotextilele pot fi utilizate cu următoarele funcţii: Filtrare Drenare Protecţie Separare Armare Control antierozional Container

Geotextile – materii prime Polimerii cei mai frecvent utilizaţi pentru realizarea geotextilelor sunt: polipropilena (PP), poliesteri (PES), şi mai rar, poliamida (PA) şi polietilena (PE). Polimerii sunt prelucrati sub formă de filamente, fire şi fibre. Pentru geotextilele speciale: benzi tăiate din folii sau benzi extrudate, folii şi elementele profilate din material plastic. Filamentul: fir continuu obţinut prin extrudarea directă din polimerul adus, prin topire sau dizolvare, în stare de fluid vâscos. Filamentele sunt supuse unui proces de etirare. Fibra rezultă din tăierea filamentului la lungimi diferite. Fibrele constituie materia primă pentru producerea geotextilelor neţesute după tehnologia de interţesere („needlepunched”) sau pentru realizarea firelor prin filare (toarcere). Firul se obţine prin asocierea filamentelor sau prelucrarea fibrelor. Asocierea filamentelor pentru constituirea firelor (fir multifilamentar) se face prin răsucirea, în anumite combinaţii, a elementelor respective.

Geotextile – materii prime

Diverse tipuri de ţesături pentru geotextile a – monofilamente ţesute, b – monofilamente ţesute calandrate, c – multifilamente ţesute, d – benzi, e – neţesut interţesut, f – neţesut termosudat

Geotextile – tipuri Dupa modul de fabricare: geotextile neţesute geotextile ţesute geotextile tricotate geotextile reţea geotextile speciale

Geotextile netesute Geotextilele neţesute sunt pături fibroase, cu structură tridimensională, formate dintr-un aglomerat de fibre orientate după o anume direcţie sau la întâmplare, consolidate prin diferite procedee. Au structura tridimensională; Rezulta proprietăţi filtrant drenante foarte bune, similare cu cele ale mediilor poroase naturale. Procedee de consolidare : consolidarea mecanică prin interţesere; consolidarea termică; consolidarea chimică; consolidarea prin coasere-tricotare. Acestea pot fi aplicate independent sau asociat.

Geotextile netesute Interţeserea este o consolidare mecanică realizată prin introducerea în stratul fibros şi apoi extragerea din el a unor ace speciale, în formă de spic, care agăţând fibrele le reorientează şi le încâlcesc. Consolidarea termică se realizează prin fixarea (îmbinarea) la cald a filamentului, sau fibrelor constituente, în punctele de contact ale acestora. Consolidarea chimică constă din realizarea unor legături între fibre cu ajutorul unui liant chimic, de regulă o răşină sintetică. Consolidarea prin coasere este o consolidare mecanică realizată prin executarea unor şiruri de cusături în lungul păturii fibroase

Geotextile tesute Geotextilele ţesute sunt materiale cu structură bidimensională, constituite din fibre dispuse într-o reţea regulată, ce rezultă din încrucişarea şi întrepătrunderea a două sisteme de fire: urzeala şi bătătura. În tehnologia textilă, există trei scheme principale de ţesere: pânză, diagonal şi atlas. În raport cu numărul de fire şi de încrucişări pe unitatea de suprafaţă, se obţin geotextile cu desime şi grad de acoperire diferit şi implicit, cu permeabilităţi diferite.

Geotextile tesute Ţesăturile tip pânză sunt cele mai simple. În ele se realizează o împletire continuă a firelor din bătătură cu fiecare fir din urzeală, structura ţesăturii fiind rectangulară. După ţesere pot fi supuse unui proces de finisare, cum ar fi termofixarea prin calandrare sau fixarea prin acoperire cu o peliculă. Ţesăturile tip diagonal sunt caracterizate printr-o structură în diagonală determinată de schema de ţesere, care presupune trecerea firelor din bătătură peste două sau mai multe fire de urzeală, la fiecare rând, în avans sau regres cu unul sau mai multe fire. Ţesăturile tip atlas au un aspect neted, caracteristic. Schema de ţesere are cele mai puţine încrucişări de fire pe unitatea de suprafaţă, la un grad de acoperire egal cu al celorlalte ţesături.

Geotextile tricotate Geotextilele tricotate sunt materiale cu structură bidimensională, realizate prin împletirea unuia sau a mai multor fire, sub forma unor bucle înlănţuite. În raport cu modul în care se realizează legăturile dintre fire, materialele pot fi deşirabile sau indeşirabile. Specifice pentru materialele tip tricot sunt flexibilitatea şi supleţea lor, sporite în raport cu cele ale ţesăturilor, precum şi marea lor deformabilitate la solicitări de tracţiune.

Geotextile retea Geotextilele reţea sunt materiale textile cu spaţii (ochiuri) mari de ordinul a câţiva cm2 realizate din benzi, fire sintetice sau naturale asamblate prin procedee speciale diferite de cele clasice de ţesere sau tricotare.

Geotextile speciale Rogojinele sunt împâslituri groase şi foarte rugoase, realizate din fire sau filamente destul de rigide. Au în general grosimi mari, până la 2-4 cm şi o flexibilitate limitată. Principala caracteristică a acestor materiale este rugozitatea pronunţată. Ţesăturile din benzi sunt materiale realizate din benzi late de câţiva mm, din material plastic, de regulă cu o structură închisă. Materialele pot avea grade diferite de rugozitate, dependentă de cea a benzilor constituente. Geotextilele însămânţate sunt produse neţesute care au încorporate în ele seminţe de graminee perene şi eventual unele adaosuri (turbă). Materialele sunt destinate lucrărilor antierozionale şi asigură astfel însămânţarea suprafeţelor tratate şi protecţia acestora până la dezvoltarea vegetaţiei.

Tip geotextil

Tip consolidare

Caracteristica

Netesut

Termosudat

-deschiderea porilor variabila -permitivitate variabila

Intertesut

-deschiderea porilor variabila -deschiderea porilor e mai mica -pot fi susceptibile la colmatare

Benzi

-permitivitate medie-mare -deschiderea porilor poate fi controlata prin procesul de tesere -firele se pot deplasa

Fire monofilamentare

-deschiderea porilor relativ mare -permitivitate mare -firele se pot deplasa

Fire multifilamentare

-deschiderea porilor relativ mica -permitivitate medie -rezistenta la strapungere buna

Fire multifilamentare

-deschiderea porilor poate fi controlata prin fabricatie -rezistenta mare la strapungere -nu sunt curente

Tesut

Tricot

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici de identificare natura şi performanţele materiei prime; tipul polimerului; tipul firului sau al fibrei; produsul în sine, definit prin mod de fabricaţie, alcătuire; tipul textil – definit după criteriul de fabricare; tehnologia de realizare, cu specificarea tratamentelor de consolidare şi finisare; elementele dimensionale: greutate, grosime care deşi sunt caracteristici fizice, trebuie cunoscute de la început; elementele privind modul de livrare şi ambalare a produselor (lăţimea de fabricaţie, elementele dimensionale ale rulourilor).

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice Densitatea specifica, ρf (a fibrelor) (STAS 5886/68.) poliester: 1.22-1.38, nylon: 1.05-1.14, polietilenă: 0.90-0.96, polipropilenă: 0.91. Masa unitara, µa (SR EN ISO 9864:2005 ) masa pe unitatea de suprafaţă se exprimă de regulă în g/m2

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice Grosimea, t (SR EN ISO 9863-1:2005 şi SR EN ISO 9863-2:1999 ) Grosimea se defineşte ca distanţa dintre cele două feţe ale materialului, sub o presiune dată (2, 20, 200 kPa). Grosimea nominală este grosimea determinată pentru presiunea de 2 kPa. Supletea (ASTM D 1388-96) Supleţea reprezintă măsura interacţiunii dintre greutatea (masa) geotextilului şi rigiditatea sa, exprimată prin măsura în care materialul se îndoaie sub propria Geotextil greutate L 41.5°

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice Porozitatea, n Porozitatea se defineşte ca fiind raportul dintre volumul golurilor şi volumul total. În cazul geotextilelor porozitatea este legată de capacitatea materialului de a lăsa să treacă lichidele.

⎛ µA ⎞ ⎟⎟ × 100 n = ⎜⎜1 − ⎝ ρ⋅t ⎠ µA = masa pe unitatea de suprafaţă; ρ = densitatea totală a geotextilului; t = grosimea geotextilului

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice Procentajul de suprafata libera - pentru geotextile tesute - raportul dintre suprafaţa liberă (dintre fibre) şi aria totală a probei.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice Deschiderea echivalenta a porilor, O (SR EN ISO 12956:2004) - pentru geotextile ţesute şi speciale: golurile – Ot – sunt spaţiile libere considerate de regulă dreptunghiulare, bine conturate de către reţeaua solidă a produsului. Mărimea golurilor în acest caz se poate determina atât prin calcul, cât şi pe bază de măsurători directe. - pentru geotextilele neţesute, golurile – On – sunt reprezentate de porii acestora, a căror mărime se determină direct sau indirect prin următoarele metode: optice, mecanice, hidromecanice, sucţiune. Deschiderea porilor se exprimă în unităţi de lungime. - Se determină distribuţia granulometrică a unui material cu granulozitate neuniformă (în mod normal, pământ), spălat printr-un strat unic de geotextil utilizat ca o sită, fără încărcare. Deschiderea caracteristică de filtrare corespunde unei dimensiuni specificate a pământului care trece prin geotextil

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice

1) 2) 3) 4) 5)

alimentare cu apă duză (e) de pulverizare dispozitiv de fixare material granular epruvetă

Deschiderea echivalenta a porilor, O

6) 7) 8) 9) 10) 11)

grilă suport recipient tub de racord regulator de amplitudine hârtie de filtru dispozitiv de colectare

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice

Deschiderea echivalenta a porilor, O

%

Diametru (microni) Domeniu granulometric necesar pentru granulozitatea în procentaje cumulate a materialului granular utilizat

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice

Deschiderea echivalenta a porilor, O

%

Diametru (microni)

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici fizice

Deschiderea echivalenta a porilor, O

Material granular trecut (%)

Valoarea O90 (microni)

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Compresibilitatea - capacitatea geotextilelor de a se deforma sub acţiunea unor solicitări mecanice normale şi este în general mai mare decât a pământurilor, în special pentru materiale împâslite; o excepţie o constituie geotextilele ţesute şi cele neţesute termosudate. - Pentru geotextilele neţesute consolidate prin interţesere sau pentru cele ce conţin răşini, compresibilitatea reprezintă o caracteristică importantă, legată de permeabilitatea acestora şi de capacitatea de a reţine particulele de pământ.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Compresibilitatea SR EN ISO 25619-1:2009: Geosintetice. Determinarea comportării la compresiune. Partea 1: Proprietăţi de fluaj la compresiune SR EN ISO 25619-2:2009: Geosintetice. Determinarea comportării la compresiune. Partea 2: Determinarea comportării la compresiune pe termen scurt

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Compresibilitatea

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Compresibilitatea

Metoda combinata – incarcare normala + forfecare

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Compresibilitatea

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la intindere - capacitatea geotextilelor de a prelua eforturi de tracţiune. - caracteristică fundamentală, fie că geotextilul este utilizat cu funcţie de armare (caz în care reprezintă principala caracteristică mecanică), fie cu funcţii de filtrare, drenare sau separare (caz în care este o caracteristică secundară). De aceea este obligatoriu de determinat pentru marea majoritate a aplicaţiilor. - Geotextilele ţesute sunt mai rigide, în timp ce acelea neţesute au o capacitate mai mare de deformare. - Comportarea la tracţiune se exprimă în kN/m de lăţime, prin rezistenţele şi deformaţiile la întindere după cele două direcţii de încercare: longitudinal (pe direcţia de confecţionare) şi transversal (pe direcţia perpendiculară celei de confecţionare).

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la intindere Din încercări rezultă: - efortul maxim de întindere (rezistenţa la întindere a geotextilului, Tf); - alungirea la rupere (deformaţia maximă, εf); - modulul de elasticitate (panta porţiunii iniţiale a curbei σ - ε). Rezistenţa la întindere a diferitelor tipuri de geotextile – curbe tipice

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la intindere SR EN ISO 10319:2008 – metoda benzilor late Metoda este aplicabilă celor mai multe geosintetice, inclusiv geotextilelor ţesute, neţesute, geocompozite, geotextile tricotate şi împâslituri. Principala diferenţă între această metodă şi alte metode utilizate pentru măsurarea proprietăţile mecanice la tracţiune a textilelor este lăţimea epruvetei. În această metodă, lăţimea epruvetei este mai mare decât lungimea sa, deoarece anumite geosintetice au tendinţa de a suporta o contracţie (îngustare) sub sarcină în zona dintre reperele de măsură. O lăţime mai mare diminuează efectul de îngustare al acestor textile şi furnizează o relaţie mai apropiată de comportarea scontată a textilelor pe teren, ca şi o metodă de comparaţie normalizată a geosinteticelor.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta imbinarilor (SR EN ISO 10321:1999 ) De multe ori geotextilele trebuie îmbinate, cel mai adesea prin coasere. Îmbinările trebuie testate din aceleaşi puncte de vedere ca şi secţiunea curentă a materialului. Rezultatele sunt exprimate în procente, prin raportul dintre rezistenţa cusăturii şi cea a geotextilului intact.

Tcusatura E= ⋅ 100 Tgeotextil

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta imbinarilor (SR EN ISO 10321:1999 ) ξj/s = 100 x (Tj/s/Tmax) unde: ξj/s este eficacitatea cusăturiiîmbinării, exprimată în procente; Tj/s este rezistenţa medie a cusăturii/îmbinării, exprimată în kilonewtoni pe metru; Tmax este rezistenţa medie la tracţiune a materialului neîmbinat/necusut, exprimat în kilonewtoni pe metru.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la oboseala - capacitatea geotextilului de a suporta încărcări ciclice fără a ceda. Rezistenta la plesnire (la intindere multiaxiala) - Pentru unele utilizări ale geotextilelor trebuie cunoscută rezistenţa la încărcări perpendiculare pe planul său. - Există 2 metode de a supune geotextilul la eforturi perpendiculare pe planul său: ™ încercarea Mullen, care utilizează o membrană gonflabilă care deformează geotextilul sub forma unei emisfere, până la plesnire. ™ încercarea ce utilizează o probă rectangulară care se deformează cu ajutorul unei membrane de cauciuc aflată dedesubt.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la sfasiere Geotextilele sunt supuse la astfel de eforturi în timpul instalării. Se utilizează una din următoarele încercări: - încercarea cu probă trapezoidală prin care se determină forţa necesară pentru iniţierea sfâşierii (ASTM D 4533-91); - încercarea cu probă „despicată”, în care pe o probă cu o tăietură iniţială de 75 mm se trage de cele două părţi ale tăieturii. Rezultă forţa necesară pentru propagarea sfâşierii (norma ASTM D 226196); - încercarea Elmendorf, aplicabilă geotextilelor ţesute, în care se determină forţa medie necesară pentru propagarea unei tăieturi iniţiale, cu ajutorul unui aparat tip pendul (ASTM D 1424-96).

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la impact (soc) - Căderea unor corpuri de tipul pietrelor, uneltelor etc. poate duce la perforarea geotextilelor. - Pentru determinarea rezistenţei la impact se utilizează un con metalic fixat într-un aparat de tip CBR şi care este lăsat să cadă liber pe geotextil. - încercarea de perforare dinamică - SR EN 13433:2007 Gradul de penetrare constituie o indicaţie asupra comportamentului geosinteticului în cazul căderii de pietre cu muchii colţuroase pe suprafaţa sa. Metoda este în general aplicabilă tuturor geosinteticelor

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la impact (soc)

1 cap/mecanism de eliberare conform exigenţelor 2 laboratorului 3 tijă de ghidare 4 con 5 ecran metalic 6 plăci de fixare 7 epruveta 8 surub de ajustare a nivelului 9 strat de protectie pentru con

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la poansonare statica - Pentru determinarea rezistenţei la poansonare statică se utilizează un poanson cu dimensiuni standardizate şi un aparat CBR (SR EN ISO 12236:2007). - Încercarea este aplicabilă în special geotextilelor neţesute. - Epruveta se fixează între două inele de oţel. Un poanson se aplică cu o viteză de deplasare constantă, pe centrul epruvetei şi perpendicular pe aceasta. Se înregistrează forţa de străpungere, deplasarea la străpungere şi curba forţă - deplasare

SR EN 14574:2005 - Geosintetice. Determinarea rezistenţei la perforarea cu piramida a geosinteticelor aşezate pe un suport

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la poansonare statica SR EN 14574:2005 - Geosintetice. Determinarea rezistenţei la perforarea cu piramida a geosinteticelor aşezate pe un suport O epruvetă este dispusă întinsă pe o placă din aluminiu aşezată pe un soclu din oţel, care este, la rândul lui, menţinut într-o maşină de încercare la tracţiune/compresiune. Se exercită o forţă în centrul epruvetei cu ajutorul unui piston din oţel, cu secţiune plină, de forma unei piramide inversate, legat la un traductor de forţă, până la străpungerea epruvetei. Încărcarea înregistrată corespunzătoare străpungerii este considerată reprezentativă pentru eficacitatea protecţiei epruvetei

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la frecare - Pentru caracterizarea frecării dintre geotextil şi diferite materiale pământoase sau sintetice se poate utiliza fie un aparat de forfecare directă (utilizat în general pentru eforturi normale mari), fie un montaj de tip „plan înclinat” (pentru eforturi normale reduse). Forţa normală, N

Bloc

Forţa de forfecare, T Geotextil

Pământ

Schema încercării de forfecare directă

Încercarea cu planul înclinat

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la frecare SR EN ISO 12957-1:2005 - Geosintetice. Determinarea caracteristicilor de frecare. Partea 1: Încercarea la forfecare directă SR EN ISO 12957-2:2005 - Geosintetice. Determinarea caracteristicilor de frecare. Partea 2: Încercarea pe plan înclinat

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la frecare

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la frecare

ca E c = × 100 Eficienta coeziunii c tan α Eφ = ⋅ 100 Eficienta frecarii tan φ ca – coeziunea pământ – geotextil; c – coeziunea pământului; α - unghiul de frecare dintre pământ şi geotextil; φ - unghiul de frecare internă a pământului.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la frecare Valori orientative ale unghiului de frecare şi ale eficienţei (în paranteză) pentru interfaţa geotextil - nisip Tipul geotextilului -

ţesute din fire monofilamentare ţesute cu urzeală din fire tăiate neţesute consolidate termic neţesute consolidate prin interţesere

Nisip de concasaj φ=30o α = 26o (84%) α = 24o (77%) α = 26o (84%) α = 30o (100%)

Nisip rotunjit φ=28o α = 24o (84%) α = 26o (92%)

Nisip fin φ=26o α = 23o (87%) α = 25o (96%)

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la smulgere Solicitarea la smulgere din terenul în care se află încorporate este proprie utilizării geotextilelor ca elemente de armare în diferite tipuri de lucrări.

Pământ Pământ

Geotextil

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la smulgere SR EN 13738:2005 - Geotextile şi produse înrudite. Determinarea rezistenţei de smulgere din teren

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la smulgere SR EN 13738:2005 - Geotextile şi produse înrudite. Determinarea rezistenţei de smulgere din teren

Pr = Pr Fp Wg

Fp

Wg

rezistenţa la smulgere, în kN/m ; forţa de smulgere (corectată cu forţa de calibrare), în kN ; lăţimea epruvetei, în metri ;

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Rezistenta la smulgere

Axa x = efort normal Axa y = rezistenţa maximă la smulgere

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici mecanice Gradul de protectie SR EN ISO 13428:2005 Geosintetice. Determinarea eficacităţii protecţiei unui geosintetic la deteriorarea prin impact Se urmăreşte evaluarea capacităţii unui geotextil de a proteja un alt strat (de regulă geomembrană). Deformaţia este înregistrată pe o placă de plumb şi se măsoară dimensiunea amprentelor. SR EN 13719:2003 - Geotextile şi produse înrudite. Determinarea eficacităţii protecţiei pe termen lung a geotextilelor în contact cu barierele geosintetice Aplicarea unei încărcări cu ajutorul unui material granular sintetic standard pe o epruvetă de geotextil care este aşezată pe un suport simulat standard, pe o perioadă dată de timp. Măsurarea deformaţiei locale a suprafeţei interioare a geotextilului şi determinarea eficacităţii protecţiei

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Permitivitate (permeabilitate perpendiculara pe planul geotextilului), ψ Această caracteristică este determinată pentru geotextilele utilizate cu funcţie de filtrare. Întrucât geotextilul se deformează sub încărcări, este preferată utilizarea permitivităţii ψ în locul coeficientului de permeabilitate k, legătura dintre cei doi parametrii fiind definită de relaţia

k Ψ= t

[s-1]

t – grosimea geotextilului

Pentru determinarea permitivităţii se utilizează metoda cu gradient constant şi cea cu gradient variabil, conform SR EN ISO 11058:1999 (fara incarcare). Permitivitatea geotextilelor variază într-o plajă largă de valori: 0.02 – 2.2 s-1.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Permitivitate (permeabilitate perpendiculara pe planul geotextilului), ψ

Exemple de aparate pentru metoda cu gradient constant

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Permitivitate (permeabilitate perpendiculara pe planul geotextilului), ψ Exemple de aparate pentru metoda cu gradient variabil

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Transmisivitate (permeabilitate in planul geotextilului), θ Transmisivitatea, θ este produsul dintre coeficientul de permeabilitate în planul geotextilului kp şi grosimea geotextilului, t:

θ = kp ⋅ t Tip de geotextil Neţesut termosudat Ţesut Ţesut monofilamentar Neţesut interţesut

[m3/sm] Transmisivitate (m3/s m) 3 x 10-9 1.2 x 10-8 3 x 10-8 2 x 10-6

Coeficient de permeabilitate în plan (cm/s) 6 x 10-4 2 x 10-3 4 x 10-3 4 x 10-2

Valori tipice ale transmisivităţii geotextilelor pentru un efort normal de 40 kPa

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Transmisivitate (permeabilitate in planul geotextilului), θ SR EN ISO 12958:2004 - Geotextile şi produse înrudite. Determinarea capacităţii de curgere a apei în planul lor

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Transmisivitate (permeabilitate in planul geotextilului), θ SR EN ISO 12958:2004 - Geotextile şi produse înrudite. Determinarea capacităţii de curgere a apei în planul lor

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Transmisivitate (permeabilitate in planul geotextilului), θ SR EN ISO 12958:2004 - Geotextile şi produse înrudite. Determinarea capacităţii de curgere a apei în planul lor

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Transmisivitate (permeabilitate in planul geotextilului), θ SR EN ISO 12958:2004 - Geotextile şi produse înrudite. Determinarea capacităţii de curgere a apei în planul lor

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Rezistenta la penetrarea apei (incercarea la presiune hidrostatica) SR EN ISO 13562:2001

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici hidraulice Colmatare O metodă simplă de încercare este punerea în contact a unei probe de pământ şi a unei probe de geotextil într-un cilindru. Se impune o sarcină hidraulică constantă care este menţinută o perioadă îndelungată de timp.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici de durabilitate – SR EN 12226:2000 Deteriorarea in timpul instalarii SR EN 10722-1:2007 - Geosintetice. Mod de încercare pentru evaluarea deteriorării mecanice sub încărcări repetate. Deteriorare determinată de materiale granulare O epruvetă de geosintetic este amplasată între două straturi de material granular sintetic şi este supusă unei încărcări dinamice. Epruveta de geosintetic este apoi scoasă din aparatul de încercare, este examinată pentru a verifica orice deteriorare vizibilă, apoi este supusă unei încercări mecanice sau hidraulice pentru a măsura modificarea proprietăţilor mecanice sau hidraulice. Rezultatul este exprimat ca modificare (în procente) a proprietăţii de referinţă

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici de durabilitate Rezistenta la abraziune – SR EN ISO 13427:2004 Aplicarea unei încercări ciclice pe un platan prin intermediul unui strat de agregate, care transmite încărcarea la geotextil. După 200 cicluri între 5 şi 900 kPa se extrage geotextilul şi i se determină caracteristicile mecanice şi hidraulice pentru a fi comparate cu cele iniţiale.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici de durabilitate Fluaj - EN ISO 13431:2004 Se defineşte ca deformaţia obţinută în timp sub încărcare constantă. Sensibilitatea la fluaj a polimerilor creşte considerabil în ordinea: poliester, poliamide, polipropilenă şi polietilenă. De aceea, pentru geosinteticele care sunt supuse la încărcări pe o perioadă lungă de timp, de la 10 la 100 ani, sarcina admisibilă pentru poliester este de cca 50% din rezistenţa de rupere la întindere, pentru poliamide de cca 40%, iar pentru polipropilenă şi polietilenă se recomandă sa rămână sub 25%.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici de durabilitate Fluaj din tractiune – SR EN ISO 13431 EN ISO 13431:2004 prevede o durată de testare de 1000h, iar dacă se doreşte extrapolarea rezultatelor pe durate de viaţă de ordinul 30, 60, 120 ani, de 10.000h sau mai mult. Rezultatele sunt exprimate sub forma unei curbe deformaţie specifică (alungire) – timp.

Încercări de fluaj pentru geotextile realizate din diferite tipuri de polimeri – curbe tipice

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici de durabilitate Rezistenta la degradare termica Se pot testa probe la impact la diverse temperaturi. Temperatura care provoacă fragilizarea geotextilului este cea la care 50% din probe cedează la impact. impact Rezistenta la factori de mediu (intemperii) – SR EN 12224:2001 Rezistenta la degradarea biologica – SR EN 12225:2001 Rezistenţa geotextilelor (sau produselor înrudite) la atacul bacteriilor sau fungilor.

Caracteristicile geotextilelor Caracteristici de durabilitate SR CR ISO 13434:2003 - Ghid privind durabilitatea geotextilelor şi a produselor înrudite SR EN 12226:2001 - Geotextile şi produse înrudite. Încercări generale pentru evaluarea după încercarea de durabilitate SR EN 12447:2003 - Geotextile şi produse înrudite. Metodă de încercare selectivă pentru determinarea rezistenţei la hidroliză în apă SR EN 14030:2002 - Geotextile şi produse înrudite. Metodă de încercare selectivă pentru determinarea rezistenţei la lichide acide şi alcaline SR EN 14414:2004 - Geosintetice. Metode de încercare selectivă pentru determinarea rezistenţei chimice în vederea utilizării la depozitele de deşeuri

VALORI CURENTE Densitate relativa: 0.9 – 1.7 Msa specifica: 135 – 2000 g/mp Grosime: 0.25 – 7.5 mm Rigiditate: 0 – 25000 mg x cm Compresibilitate: 0 – foarte mare Rezistenta la tractiune (benzi late) : 9 – 180 kN/m Rezistenta la tractiune a imbinarilor: 50 – 100 % din rez. la tractiune Rezistenta la oboseala prin tractiune: 50 – 100 % din rez. la tractiune

VALORI CURENTE Rezistenta la plesnire: 350 – 5200 kPa Rezistenta la sfasiere: 90 – 1300 N Rezistenta la impact: 14 – 200 J Rezistenta la poansonare: 45 – 450 N Frecare cu pamanturi: 60 – 100 % din unghiul de frecare interna al pamantului Rezistenta la smulgere: 50 – 100 % din rezistenta la tractiune Porozitate (netesute) : 50 – 95 %

VALORI CURENTE Procent de suprafata libera (tesute) : 0 – 36 % Deschiderea porilor: 2 – 0.075 mm Permitivitate: 0.02 – 2.2 s-1 Permitivitate sub sarcina: 0.01 – 3 s-1 Transmisivitate: 0.01 – 2 x 10-3 m2/min Deteriorare la instalare: 0 – 70 % din rezistenta geotextilului Comportare la fluaj – fara probleme daca se utilizeaza < 40 % din rezistenta Comportare la fluaj cue fort normal: fara probleme daca se utilizeaza < 50 % din rezistenta

VALORI CURENTE Relaxare: fara probleme daca se utilizeaza < 40 % din

rezistenta Abraziune: 50 – 100 % din rezistenta geotextilului Colmatare pe termen lung: trebuie evaluata pentru conditii critice Durabilitatea permeabilitatii: 0.4 – 0.8 din permeabilitatea initiala Degradare termica: temperaturile inalte accelereaza degradarea Degradare prin oxidare si hidroliza: trebuie determinate pentru durate de viata lungi Degradare chimica, biologica, radioactiva_ in general fara probleme, daca nu sunt concentratii f. mari Degradare UV: majora daca geotextilul nu e protejat

Geotextile cu rol filtrant -utilizari Utilizarea geotextilelor cu rol de filtru: la diferite tipuri de construcţii: ziduri de sprijin, drumuri şi căi ferate, depozite de deşeuri, construcţii hidrotehnice etc.; la puţuri: filtre sau piezometre.

¾ filtrarea: geosinteticul este utilizat pentru a permite trecerea lichidelor din pamanturi sau umpluturi de materiale granulare, impiedicand in acelasi timp transportul particulelor solide si cresterea excesiva a presiunii apei din pori

UTILIZARI ALE GEOTEXTILELOR -

SEPARARE Intre stratul de baza si teren la drumuri nepavate si zone aeroportuare Intre stratul de baza si teren la drumuri pavate si zone aeroportuare Intre stratul de baza si prismul de balast la cai ferate Intre zona de stocare a deseurilor si stratul de baza granular Intre geomembrana si straturile granulare de drenaj Intre terenul de fundare si ramblee de incarcare a terenului Intre terenul de fundare si ramblee de cale ferata Intre terenul de fundare si materialul de umplutura la diguri si baraje de pamant Intre terenul de fundare si ziduri de sprijin rigide sau flexibile Sub dale de circulatie Sub parcaje Sub terenuri de sport Intre straturile drenante la saltelele de drenaj din materiale uniforme Intre diferitele zone ale unui baraj din materiale locale Intre straturile vechi si noi de asfalt

UTILIZARI ALE GEOTEXTILELOR -

ARMAREA PAMANTURILOR SLABE Drumuri nepavate pe terenuri moi Piste aeroportuare pe terenuri moi Cai ferate pe terenuri moi Depozite de deseuri pe terenuri slabe Terenuri de sport pe terenuri moi In zone carstice Inchiderea depozitelor de deseuri La structuri de sprijin armate cu geotextile Ramblee La realizarea de taluzuri abrupte La armarea digurilor de pamant si barajelor de materiale locale Stabilizarea temporara a pantelor Oprirea sau diminuarea fluajului versantilor Armarea pavajelor flexibile cu imbinari Armare de baza pentru terenuri slabe, carstice Armare de baza la diguri fundate pe piloti Pentru treceri peste zone cu fisuri

UTILIZARI ALE GEOTEXTILELOR -

FILTRARE In loc de filtre inverse granulare Sub stratul granular la drumuri nepavate, pavate sau piste aeroportuare Sub stratul de balast la cai ferate In jurul materialelor granulare de drenaj In jurul conductelor de drenaj Sub depozitele de deseuri care genereaza levigat Pentru filtrarea umpluturilor hidraulice Pentru retinerea sedimentelor Pentru piloti in camasa de geotextil In spatele structurilor de sprijin Sub straturile de consolidare a malurilor In jurul coloanelor de balast sau de nisip In jurul coloanelor perforate ale piezometrelor

Geotextile cu rol filtrant –utilizari

Utilizarea geotextilelor ca filtre in spatele zidurilor de sprijin a – zid de sprijin cu dren subteran, b – zid de sprijin cu barbacane, c – sustinere temporara, d – zid de sprijin din gabioane

Geotextile cu rol filtrant – utilizari

(c)

(d)

Utilizarea geotextilelor ca filtre in sistemele de drenaj a – tub drenant pozat in strat granular invelit in geotextil, b – tub invelit in geotextil pozat in strat de nisip, c, d – strat granular invelit in geotextil, fara tub drenant

Geotextile cu rol filtrant –utilizari

Utilizarea geotextilelor ca filtre sub stratul de protectie de mal

Geotextile cu rol filtrant –utilizari

Utilizarea geosinteticelor cu rol filtrant la cheuri

Geotextile –utilizari Cu rol drenant, geotextilele se utilizează la: sistemele de drenaj ale diferitelor construcţii: baraje, ziduri de sprijin, drumuri, căi ferate, depozite de deşeuri, saltele drenante, bariere anticapilare, drenuri pentru accelerarea consolidării.

Geotextile cu rol drenant–utilizari

Utilizarea geotextilelor la diguri din materiale locale, cu rol de drenaj

Geotextile cu rol drenant–utilizari

Utilizarea geotextilelor ca barieră capilară

Geotextile cu rol drenant –utilizari

Geotextile utilizate ca drenuri pentru accelerarea consolidarii

Geotextile cu rol drenant –utilizari

Drenuri verticale din geotextil

Geotextile – utilizari Cu rol de separare, geotextilele se utilizează la: între stratul de agregat şi teren la fundaţiile de drumuri şi căi ferate, între terenul de fundare şi corpul digurilor şi rambleelor, între deşeurile depozitate şi sistemul de etanşare – drenaj, la depozitele de deşeuri, între straturile vechi şi noi de îmbrăcăminte bituminoasă, la lucrările de reabilitare a drumurilor pentru a împiedica sau întârzia transmiterea fisurilor din stratul suport în îmbrăcămintea bituminoasă nouă.

Geotextile cu rol de separare – utilizari

Geotextile cu rol de separare – utilizari

Geotextil utilizat cu functie de separare pentru straturile de fundatie ale drumurilor

Geotextile cu rol de separare – utilizari

Geotextil utilizat cu functie de separare pentru straturile de fundatie ale drumurilor

Geotextile –utilizari Cu rol de protectie, geotextilele se utilizează la: pentru protejarea geomembranelor sau a altor materiale contra poansonării statice sau dinamice

Geotextile –utilizari Cu rol de armare, geotextilele se utilizează la:

la drumuri, căi ferate, ramblee sau depozite de deşeuri fundate pe terenuri slabe, la realizarea de structuri de sprijin din pământ armat, la realizarea de taluzuri abrupte armate, la lucrări de reabilitare a pantelor alunecate, la armarea îmbrăcăminţilor bituminoase la drumuri.

Geotextile cu rol de armare – utilizari

Utilizari diverse ale geotextilelor cu functie de armare a – pante armate, b, c – structuri de sprijin din pamant armat, d – armarea terenurilor sub fundatii, e – armarea straturilor bituminoase, f, g – armare la traversarea de cavitati

Geotextile cu rol de armare – utilizari

Geotextile – utilizari Cu rol anti-erozional, geotextilele se utilizează la: Protectia pantelor contra eroziunii de suprafata ● versanti si taluzuri ● canale ● transee de drenaj ● cursuri de apa ● protectii de mal ● terenuri castigate din mare ● revegetalizare ● plase contra caderii de stanci ● diguri sparge-val ● stavilare ● ramblee

Geotextile cu rol anti-erozional – utilizari Utilizarea geotextilelor pentru protecţia contra eroziunii a – sub straturi de anrocamente la protecţia secţiunii unui canal sau curs de apă, b – pe pante, c – la protecţie de maluri, d – la pile de pod

Geotextile – utilizari Cu rol de container, geotextilele se utilizează la: consolidarea şi protecţia malurilor, protecţia fundaţiilor sub apă, piloţi în terenuri moi, construcţia digurilor, construcţia pragurilor în albie, protecţii costiere.

Geotextile cu rol de container – utilizari

a – apărări şi consolidări de maluri, b, d – fundaţii sub apă, c – piloţi în terenuri moi, e – diguri

METODE DE PROIECTARE „ -

-

Proiectare pe baza costului si disponibilitatii Cea mai simplista Se imparte bugetul alocat la suprafata ce trebuie acoperita – se alege geotextilul cu cele mai bune proprietati care indeplineste conditiile de cost Slaba dpdv tehnic Depasita de actualele standarde si norme

METODE DE PROIECTARE „ -

-

Proiectare pe baza de specificatii Se utilizeaza standarde/norme in care sunt prevazute anumite valori pentru caracteristici pentru fiecare functie in parte Nu avem in Romania decat indicatii asupra caracteristicilor importante pentru o anumita functie, nu si valori.

METODE DE PROIECTARE „ -

Proiectare pe baza de specificatii Exemplu: Pennsylvania Department of Transportation

METODE DE PROIECTARE „ -

Proiectare pe baza de specificatii Exemplu: Pennsylvania Department of Transportation

Caract.

Filtrare 700

Separare Tip A 1200

Stabilizare Tip B 1500

Armare Tip C 1500

Control antierozional Tip A Tip B 900 400

Control sedimente Tip A Tip B 900 400

Rez. la tracţiune (N) Alungire la rupere (%) Rez. la plesnire, kPa Poansonare, N Permeabilitate, cm/s Permitivitate, s-1 Rez. imbinarilor, N Rez. UV (%)

20 min

50 min

20

20

15 - 50

15 min

15 -50

15 min

1300

3000

-

-

2200

960

2200

960

250 ≥ 10kpamant 0.2

450 ≥ 10kpamant -

620 -

900 -

360 ≥ 10kpamant

-

-

-

180 ≥ 10kpamant -

360 ≥ 10kpamant 0.01

180 ≥ 10kpamant 0.01

310

1070

1600

2000

800

360

-

-

70 % la 150 ore

70 % la 150 ore

70 % la 150 ore

70 % la 150 ore

70 % la 150 ore

70 % la 150 ore

70 % la 150 ore

70 % la 150 ore

METODE DE PROIECTARE „ -

-

Proiectare pe baza de specificatii Exemplu:AASHTO (American Assoc. Of State Highway and Transportation Officials) 3 clase in functie de conditiile mediu 1 – conditii severe, cu potential mare de deteriorare a gtx 2 – conditii normale 3 – conditii slabe de deteriorare

„ -

Proiectare pe baza de specificatii Exemplu:AASHTO (American Assoc. Of State Highway and Transportation Officials)

Caract.

Rez. la tractiune, N Rez. cusaturilor, N Rez. la sfasiere, N Rez. la poansonare, N Permitivitate Deschiderea porilor Rez. UV

Clasa 1 Alungire la Alungire la rupere < 50 rupere ≥ 50 % % 1400 900

Clasa 2 Alungire la Alungire la rupere < 50 rupere ≥ 50 % % 1100 700

Clasa 3 Alungire la Alungire la rupere < 50 rupere ≥ 50 % % 800 500

1200

810

990

630

720

450

500

350

400

250

300

180

500

350

400

250

300

180

in functie de functia indeplinita

„ -

Proiectare pe functii Pentru functia principala Factor de siguranta FS =

VALOARE ULTIMA VALOARE NECESARA

Valoare rezultata dintr-o incercare de laborator care modeleaza situatia actuala

Valoare obtinuta din calcul Sau:

VALOARE NECESARA =

VALOARE ULTIMA FS

1. Evaluarea aplicatiei/situatiei 2. In functie de pericolul aparitiei situatiei critice (cedarii) se stabilieste factorul de siguranta minim 3. Se decide asupra functiei primare a geotextilului 4. Se calculeaza valoarea necesara 5. Se obtine valoarea admisibila din incercari sau fise tehncie 6. Se calculeaza FS 7. Se compara FS cu valoarea FSmin 8. Daca FS < FSmin se alege un alt geotextil 9. Se definitiveaza alegerea geotextilului

„ -

Proiectare pe functii Coeficienti partiali

Coeficienţii de siguranţă trebuie să ia în considerare numeroase elemente, ca de exemplu: „ „ „

„

„

variabilitatea caracteristicilor materialului geosintetic, nivelul de efort impus în geosintetic, influenţa efortului asupra rezistenţei polimerului la întindere pe termen scurt, mediu sau lung, probabilitatea ca perioada supunerii la efort să fie mai lungă decât cea prevăzută în proiect, probabilitatea ca materialului geosintetic sa fie expus la raze ultraviolete pe perioada execuţiei,

„ -

„

„ „

„

„

„

Proiectare pe functii Coeficienti partiali posibilitatea ca temperatura să varieze altfel decât a fost prevăzut în timpul determinării proprietăţilor mecanice ale materialului, efectul deteriorărilor produse în timpul instalării, efectul deteriorărilor ce se produc de-a lungul duratei de exploatare, realizarea unghiului de frecare internă a materialului de umplutură într-o lucrare de pământ armat, variabilitatea mărimii particulelor materialelor granulare în contact cu materialul geosintetic, variabilitatea coeficientului de frecare dintre umplutură şi materialul geosintetic, care poate varia cu condiţiile de teren, în special în prezenţa apei

„ -

Proiectare pe functii Coeficienti partiali Functie de armare

Tadm = Tult

1 FSDI × FSFL × FSDC × FSDB

Tadm este rezistenţa la întindere admisibilă, care va fi utilizată în proiectare, Tult este rezistenţa la întindere ultimă obţinută din încercări, FSDI este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de degradarea din timpul instalării, FSFL este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de apariţia fenomenului de fluaj, FSDC este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de degradarea chimică, FSDB este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de degradarea biologică.

„ -

Proiectare pe functii Coeficienti partiali Functie de armare

Domeniu de utilizare Separare Protecţie Drumuri nepavate Ziduri de sprijin Ramblee Îmbunătăţirea capacităţii portante Stabilizarea pantelor Pavaje Căi ferate

FSDI 1.1 – 2.5 1.1 – 2.0 1.1 – 2.0 1.1 – 2.0 1.1 – 2.0 1.1 – 2.0 1.1 – 1.5 1.1 – 1.5 1.5 – 3.0

Coeficienţi parţiali de siguranţă FSFL FSDC 1.5 – 2.5 1.0 – 1.5 1.2 – 1.5 1.0 – 2.0 1.5 – 2.5 1.0 – 1.5 2.0 – 4.0 1.0 – 1.5 2.0 – 3.5 1.0 – 1.5 2.0 – 4.0 1.0 – 1.5 2.0 – 3.0 1.0 – 2.0 1.0 – 1.5

1.0 – 1.5 1.0 – 1.5 1.5 – 2.0 (Koerner)

FSDB 1.0 – 1.2 1.0 – 1.2 1.0 – 1.2 1.0 – 1.3 1.0 – 1.3 1.0 – 1.3 1.0 – 1.3 1.0 – 1.1 1.0 –1.2

„ -

Proiectare pe functii Coeficienti partiali Functie hidraulica

q adm = q ult

1 FSc × FSFL × FSI × FSCC × FSCB

qadm este debitul admisibil care va fi folosit în proiectare, qult este debitul ultim determinat din încercări, FSC este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de fenomenul de colmatare, FSFL este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de fenomenul de fluaj, FSI este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de pătrunderea materialelor adiacente în deschiderile materialului geosintetic, FSCC este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de colmatarea chimică, FSCB este un coeficient parţial de siguranţă ce ţine cont de colmatarea biologică.

„ -

Proiectare pe functii Coeficienti partiali Functie hidraulica

Domenii de utilizare Filtre în spatele zidurilor de sprijin Filtre asociate drenurilor Filtre pentru controlul eroziunii Filtre la depozitele de deşeuri Drenaje gravitaţionale Drenaje sub presiune

FSC 2.0 – 4.0

Coeficienţi parţiali de siguranţă FSFL FSI FSCC 1.5 – 2.0 1.0 – 1.2 1.0 – 1.2

FSCB 1.0 – 1.3

5.0 – 10.0 2.0 – 10.0

1.0- 1.5 1.0 – 1.5

1.0 – 1.2 1.0 – 1.2

1.2 – 1.5 1.0 – 1.2

2.0 – 4.0 2.0 – 4.0

5.0 – 10.0

1.5 – 2.0

1.0 – 1.2

1.2 – 1.5

2.0 – 50.0

2.0 – 4.0 2.0 – 3.0

2.0 – 3.0 2.0 – 3.0

1.0 – 1.2 1.0 – 1.2

1.2 – 1.5 1.1 – 1.3

1.2 – 1.5 1.1 – 1.3

(Koerner)

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE FILTRANTA Functia de filtru presupune curgerea lichidului perpendicular pe geotextil si retinerea particulelor de pamant in amonte Parametri: permeabilitate suficient de mare, deschiderea porilor suficient de mica + durabilitate Reguli empirice

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE FILTRANTA Permeabilitate: unii autori impun o permeabilitate a geotextilului egala cu un multiplu de permeabilitatea pamantului (0.1, 1 sau 10)

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE FILTRANTA Deschiderea porilor: daca este prea mare – eroziune interna - multe reguli empirice - AASHTO: - pentru pamant cu < 50% particule cu diam. < 0.074 mm: O95 < 0.60 mm - pentru pamant cu > 50 % particule cu diam. < 0.074 : O95 < 0.30 mm – Carroll: O95 < (2 – 3)d85

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE FILTRANTA Deschiderea porilor:

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE FILTRANTA Deschiderea porilor:

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE FILTRANTA Durabilitate: se va colmata geotextilul? - E de asteptat o colmatare partiala - Trebuie evitata colmatarea excesiva - Situatii care pot duce la colmatare excesiva: ¾ Pamanturi uniforme, necoezive, relativ fine ¾ Pamanturi necoezive carora le lipsesc unele fractiuni granulare si care lucreaza sub gradienti hidraulici mari ¾ Argile dispersive ¾ Apa subterana cu alcalinitate mare (precipitati) ¾ Ape cu turbiditate mare sau micro-organisme

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE FILTRANTA - Pentru cazurile care pot duce la colmatare excesiva se pot alege geotextile relativ deschise care sa lase sa treaca particulele fine, sedimentele, microorganismele: - geotextile tesute cu procentuld e suprafata deschisa > 10 % - geotextile netesute cu porozitate > 50 %

Formarea unui filtru natural in amonte

Efect de bolta in amonte

Particule blocand deschiderile gtx. in amonte

Particule de pamant blocate in structura gtx.

Conceptul de filtrare in adancime pt. gtx. groase

Geotextile cu functie filtranta pentru retinerea sedimentelor

Geotextile cu functie filtranta pentru retinerea sedimentelor

- Lungimea maxima a pantei care poate fi asigurata (retinuta) de un singur rand de geotextil: Lmax = 36.2 e-11.1α -Rata de siroire (apa + sedimente): Q = CIA Q – debitul de siroire (mc/h) C – coeficientul de siroire I – intensitatea ploii (m/h) A – aria (mp) H = (Qtα)1/2 t – durata ploii de calcul (h) H – inaltimea necesara a gardului

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la plesnire Se considera un geotextil deasupra unui strat de baza cu particule (pietre) de diametru mediu dd Daca pietrele din stratul de baza au o granulozitate uniforma, geotextilul va putea patrunde in golurile dintre pietre.

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la plesnire Tnecesar =

1 p' d v [f (ε )] 2

Tnecesar – rezistenta necesara a geotextilului p’ – efortul pe geotextil (putin mai mic decat presiunea din pneuri) dv – diametrul golurilor din stratul de baza ~ 0.33dd f(ε) – functia deformatiei geotextilului 1 ⎛ 2y b ⎞ ⎟⎟ f (ε ) = ⎜⎜ + 4 ⎝ b 2y ⎠

b – latimea golului y – deformatia in gol

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la plesnire Tult =

1 p test d test [f (ε )] 2

- Pe baza metodei Mullen

Tult – rezistenta ultima a geotextilului ptest – presiuena la rupere determinata in incercarea Mullen dtest – diametrul dispozitivului de testare (30 mm)

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la plesnire

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la tractiune

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la tractiune: se mobilizeaza un efort de tractiune atunci cand un element granular este fortat sa patrunda intre doua alte particule

[ ( )] ( ) ( )

d+2d −3d lf − l0 2 2 (100) ≈ 33% ε= (100) = l0 3d 2

S=d/2 lf – lungimea deformata a geotextilului

Tnecesar = p' (d v ) 2 [f (ε )]

p’ – presiunea aplicata dv = 0.33dd

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la perforare (poansonare)

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la perforare (poansonare) Fnecesar = p' d a S1S 2 S 3 Fnecesar – forta de poansonare necesar a fi preluata p’ – presiunea exercitata pe geotextil (presiunea de umflare a pneurilor) da – diametrul mediu al particulelor ce pot perfora geotextilul S1 – factorul de protruziune S2 – factor de scara S3 – factor de forma

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la impact

E=mgh=13.35 x 10

-6

3 da h

m- masa obiectului care cade (densitate relativa 2.60, diametru 25 – 600 mm) h – inaltimea de la care cade obiectul (0.5 – 5 m) da – diametrul obiectului

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE SEPARARE - Rezistenta la impact

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE ARMARE LA DRUMURI NEPAVATE -La drumurile nepavate geotextilele se utilizeaza intre stratul de agregat si terenul natural, avand functii de separare,a rmare, filtrare si drenaj. - Geotextilele imbunatatesc comportarea drumurilor nepavate si permit utilizarea unei grosimi reduse a stratului de agregat Agregat h0

∆h h Geosintetic

H

PROIECTAREA GEOTEXTILELOR CU FUNCTIE DE ARMARE LA DRUMURI NEPAVATE B

L B

L

pec pec h0

α0 γh0

p0

α γh

h

p Geosintetic

Stratul de agregat este presupus a determina o distribu¡ie piramidala a presiunii aplicate pe suprafata lui, pec. Prezenta armaturii geosintetice determinå cresterea ariei de distributie a presiunii

-Se considera un vehicul cu roti duble, care este inlocuit cu o incarcare pe osie, P P = 4Acpc Ac – aria de contact a unui pneu pc – presiunea de umflare a pneului

L × B = 2A c 2 B=

P pc

B=

P 2 pc

- pentru vehicule in miscare

- pentru vehicule stationare

p0 =

p=

P

2( B + 2h0 tan α 0 )( L + 2h0 tan α 0 )

+ γh0

P + γh 2( B + 2h tan α )( L + 2h tan α )

- fara armare - cu armare

p0 – presiunea la baza stratului de agregat fara armare p – presiunea la baza stratului de agregat cu armare P – presiunea echivalenta pe osie B, L – laturile dreptunghiului echivalent suprafetei de contact a pneurilor h0 – grosimea stratului de agregat fara armare h – grosimea stratului de agregat cu armare α0 – unghiul distributiei piramidale fara armare (~26°) α- unghiul distributiei piramidale cu armare (27 - 35°) γ- greutatea volumica a stratului de agregat

roti duble

agregat p

p

geosintetic

teren de fundare

Terenul de fundare fiind considerat incompresibil, tasarea stratului aflat sub roti determinå refularea pamantului in spatiul dintre roti si din afara acestora. De aceea, materialul geosintetic va fi supus la întindere. Presiunea aplicatå pe terenul de fundare de cåtre roti si stratul de agregat este p. Presiunea pe terenul de fundare de catre portiunea de geosintetic aflata sub rotile duble este p*, egala cu: p* = p - pg,

p* = (π + 2)cu + γh,

pg este reducerea de presiune datorata utilizarii armaturii geosintetice

e 2a

β

β pozitia initiala a geosinteticului

s

2a

2a' (P')

β r

(P)

geosintetic

β s

e

Forma deformata a armaturii geosintetice este considerata a fi compusa din doua parabole conectate intre ele la nivelul pozitiei initiale a armaturii, (P) si (P') si poate fi calculata cu urmatoarele formule: 2a = B + 2h tanα 2a' = e - B - 2htanα, unde e este ecartamentul dintre rotile duble.

Cazul (1): parabola centralå, (P') este cea mai latå (a' > a). Jumåtate din pamantul ce se taseaza contribuie la refularea pamantului intre roti, in timp ce cealalta jumatate contribuie la refularea in afara rotilor. Relatia dintre sageata armaturii geosintetice, s si adancimea fagasului lasat de roti, r este:

s = ra ' a + a' Alungirea geosinteticului, si deci efortul de tensiune, este mai mare în parabola de sub roti, (P) decat in cea centrala, (P'). In acest caz, alungirea ε, considerata uniforma pe toata lungimea geosinteticului, este egalå cu:

ε = b + b' − 1 a + a'

unde b, b' = jumatate din lungimea parabolelor (P), respectiv (P').

⎡ ⎤ 2 2⎞ ⎛ b − 1 = 1 ⎢ 1 + ⎛⎜ 2 s ⎞⎟ + a ln⎜ 2 s + 1 + ⎛⎜ 2 s ⎞⎟ ⎟ − 2⎥ ⎝a⎠ ⎝a⎠ ⎟ 2⎢ a 2 s ⎜⎝ a ⎥ ⎠ ⎣ ⎦ 2 ⎤ ⎡ ⎥ ⎢ 1 + ⎛⎜ 2(r − s) ⎞⎟ + ⎥ ⎢ ⎝ a' ⎠ ⎥ b' − 1 = 1 ⎢ ⎥ ⎢ 2⎞ ⎛ a' 2 ⎛ 2( r − s ) ⎞ ⎟ ⎥ ⎢ a' ⎜ 2(r − s) ln + + − 1 2 ⎜ ⎟ ⎥ ⎢ 2(r − s) ⎜ a ' ⎝ a ' ⎠ ⎟⎟ ⎜ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎝ ⎠

Cazul (2) parabolele de sub roti, (P) sunt mai late decat parabola centrala, (P') (a > a'). In acest caz, mai putin de jumatate din pamantul care se taseaza contribuie la refularea påmântului intre roti. 2 2 ra s= 2 2a + 3aa '−a ' 2

Deformatia armaturii geosintetice si, deci, efortul este mai mare in parabola (P ') decat in (P). Cu toate acestea, geosinteticul nu se deplaseaza, deoarece efortul normal transmis lui (P) de catre roti este ridicat si determina o frecare importanta. Deci, in acest caz, alungirea este diferita in (P) si in (P ').

P:

ε = b −1 a

se foloseste relatia anterioara, dedusa pentru a' > a.

Reducerea de presiune pe teren determinatå de prezenta armaturii geosintetice: pg =

Kε a 1 + ⎛⎜ a ⎞⎟ ⎝ 2s ⎠

2

K este modulul secant al geosinteticului, dedus din curbele efort - deformatie

Determinarea grosimii stratului de agregat A: Metoda Giroud Metoda Giroud se bazeaza pe valoarea indicelui CBR, respectiv a coeziunii nedrenate, cu . Daca terenul prezinta un CBR < 5%, grosimea stratului de agregat se calculeazå astfel incat CBR = 5%.

(π + 2)cu = 2 B + 2h tan αP L + 2h tan α − ( )( )

h=

Kε a 1 + ⎛⎜ a ⎞⎟ ⎝ 2s ⎠

2

125,7 log N + 496,52 log P − 292,14r − 2412,42 cu0,63

h este grosimea stratului de agregat, N - numarul de treceri ale încårcårii, P - incarcarea pe osie [kN], r - adancimea fagasului, cu - coeziunea nedrenata a terenului [kPa].

B. Metoda germana Ev2 necesar la acest nivel agregat geogrila teren

Ev2 masurat

h [cm] 100 90

Diagramå tip Beckman pentru determinarea grosimii stratului de agregat

80 70 60 50 Nearmat

40 30 20

Armat

10 0

0

10

20

30 Ev2 [Mpa]

40

50

PROIECTAREA ARMARILOR GEOTEXTILE PENTRU TERENURI MOI -

Pentru fundarea rambleelor pe terenuri moi, saturate se poate adopta urmatoarea solutie: Geotextil de rezistenta mare asezat pe teren Strat drenant Drenuri prefabricate verticale Construirea in etape a rambleului

Pt. determinarea geometriei generale a rambleului

Elemente de proiectare Pt. determinarea modulului necesar si al deformatiei

Pt. determinarea rez. necesare

Pt. determinarea lungimii necesare de ancoraj

Pt. determinarea frecarii necesare pe baza contra alunecarii pe talpa

Capacitate portanta

qadmisibil = cNc/Fs qadmisibil = γHadmisibil

c – coeziunea Nc – factor de capacitate portanta

Stabilitate globala

FS – factor de stabilitate c – coeziunea, c=0.5qu qu – rez. la compresiune monoaxiala Larc – lungimea arcului de cerc de cedare R – raza cercului Ti – forta de tractiune maxima admisa in straturile de geotextil yt – bratul de parghie pentru diferitele straturi de geotextil W – greutatea masei alunecatoare X – bratul d eparghie pentru greutate

Deformatie elastica

-Un modul prea mic ar determina valori prea mari ale deformatiei - US Army Corp of Engineers: deformatie 10% la efort maxim E = Tnecesar/εf = Tnecesar/0.10

Smulgere

L necesar =

Tactual 2E(c a + σ v tan φ)

Lnecesar – lungimea necesara de ancorare in spatele suprafetei de cedare Tactual – forta de tractiune actuala in geotextil c – coeziunea ca – adeziunea pamant – geotextil φ- unghiul de frecare al pamantului δ- unghiul de frecare pamant – geotextil σv – efortul vertical mediu (γH) E – eficienta la smulgere (0.8 – 1.2 pentru geotextile)

Refulare laterala Pa = τL = (σ vmediu tan δ )L

0.5γH 2 k a = (0.5γH tan δ )L tan δ necesar = (Hk a ) / L

δnecesar – unghiul de frecare necesar pamant – geotextil H – inaltimea rambleului ka – coeficientul impingerii active φ- unghiul de frecare al umpluturii rambleului L – lungimea zonei supuse la refulare tanδnecesar = E(tanφ) E – eficienta frecarii (0.6 – 0.8 pentru geotextile)