Fullskalig EV2-testning för att bedöma effekten av olika typer av geonät
by Tensar Information Bulletin, on oktober 03, 2024
Inledning
Tensar InterAx geonät lanserades 2021 som Tensars bäst presterande geonät baserat på omfattande tester i liten, stor och full skala. Dess förbättring jämfört med andra Tensar-geonät i väg- och plattformstillämpningar har kvantifierats och byggts in i Tensars onlineprogramvara Tensar+.
Som en del av detta omfattande forskningsprogram utfördes ett arbete i norra Tyskland för att bedöma fördelarna med att inkludera Tensars Next Generation InterAx-geonät i fullskaliga ytmodultester enligt DIN 18134.
I detta arbete jämfördes lager av friktionsmaterial med och utan geonät med olika typer av geonät som valdes utifrån deras funktion (syfte), tillverkningsmetodik och draghållfasthetsegenskaper.
Statisk provning med plattbelastning
Statiska plattbelastningstester utfördes för att bestämma EV2-ytmodulen för var och en av testsektionerna med hjälp av en platta med diametern 300 mm enligt den tyska standarden DIN 18134. Denna standard är avsedd för användning inom vägbyggnad och andra tillämpningsområden. Den specificerar en metod som gör det möjligt att bestämma förhållandet mellan belastning och sättning (last-sättningskurva), i syfte att bedöma jordens deformationsegenskaper och bestämma deformationsmodulen (EV1/2).
Testuppställning
I norra Tyskland valdes en plats nära Wittenburg och ett antal testsektioner konstruerades över ett område som var cirka 27 meter långt och 7,3 meter brett. (Figur 1).
Ett 0,5 m tjockt, opackat sandlager placerades ut för att simulera en undergrund med låg EV2-modul och för att testerna skulle utföras med så nära en enhetlig terrass som möjligt.
Utöver en kontroll utan geonät installerades olika typer av geonät ovanpå sanden och ett krossat sandigt grus från ett lokalt stenbrott som placerades sedan ovanpå geonäten för att skapa en serie testsektioner. En gemensam gradering på "0/45 mm" valdes för att passa med tyska föreskrifter (TL SoB-StB).
Prestandan hos dessa friktionslager skulle sedan testas och analyseras. I tabellen sammanfattas medelvärdena för alla 4 testsektionerna. Det framgår av denna dataserie att medelavvikelsen är låg, vilket innebär att en normalisering baserad på en "inkrementell prestandametod" är rimlig för utvärdering av resultatet (prestandan).
Inkrementell prestationsmetod
I allmänhet är plattbelastningstester enligt DIN18134 mycket känsliga. Små förändringar i jordlagrets styvhet och/eller ballastens tjocklek har en betydande inverkan på den uppmätta EV2-modulen för ytan. Samtidigt är det nästan omöjligt att skapa ett fullskaligt testfält med identiska gränsvillkor för varje sektion. För att undvika feltolkningar av de uppmätta EV2-värdena rekommenderas därför att man normaliserar effekten för varje sektion stegvis. Genom att göra detta blir resultaten för ett smalt antal parametrar omisskännligt jämförbara.
I det här testprogrammet är den inkrementella metoden väl anpassad, eftersom alla påverkande parametrar ligger inom ett snävt intervall. Den inkrementella prestandan för varje sektion formuleras i allmänhet i följande form:
Prestanda* = [(modul för fyllning - modul för terrass) / fyllningens tjocklek]
*Enhet för prestanda: MPa/mm
Tolkning av normaliserad resultat
När testerna var slutförda normaliserades resultatet för de olika sektionerna i fyllmassorna enligt den metod som beskrivs ovan, med hänsyn tagen till de specifika randvillkoren för varje sektion. Den inkrementella prestandan användes sedan för att på olika sätt analysera hela prestandaspektrumet och få en bättre förståelse för geonätets effekt på ett fyllningslager.
Detta har presenterats i olika format nedan som visar tolkningar av de normaliserade resultaten.
Normaliserade Resultat
- Normaliserad prestanda (EV2-modul) baserad på samma fyllningstjocklekar
Diagrammet nedan visar normaliserad EV2-prestanda för fyra testade sektioner. Typ 1 och typ 2 är från sektioner som innehåller olika typer av Tensar InterAx stabiliseringsgeonät. Typ 3 är en sektion som innehåller ett "stämpat och draget" armeringsgeonät med en biaxiell draghållfasthet på 40 kN/m. Typ 4 är en kontrollsektion utan geonät.
Det visas tydligt att de två Tensar-sektionerna visar högre EV2-modulvärden för ytan än den biaxialasektionen och kontrollsektionen.
- Normaliserad prestanda ("fyllningstjocklekar") baserad på samma EV2-modulvärden
Den förbättrade prestandan hos Tensar InterAx-geonäten i fyllningslagret innebär att det mekaniskt stabiliserade lagret (Tensar Mechanically Stabilised Layer), eller "MSL" som det kallas, kan vara tunnare än med andra geonät för att uppnå ett visst EV2-värde. Detta kan därför ge potentiella projektbesparingar när det gäller byggkostnader, tidsbesparingar och koldioxidutsläpp.
Slutsatser och sammanfattning
Genom att genomföra detta testprogram har Tensar visat att vid användning av en Tensar MSL som överbyggnad kan man öka dess förväntade ytmodul (EV2). Den förbättrade prestandan som konstaterats och kvantifierats ovan ger ingenjörer möjlighet att minska tjockleken på fyllningslagret och spara kostnader och tid samt minska projektets koldioxidutsläpp.
Det skall noteras att denna förbättrade prestanda uppnås trots att draghållfastheten hos Tensar InterAx-produkterna är lägre än hos tidigare Tensar-geonät och alla andra geonät som ingår i detta arbete.
Jämförelser av fysiska egenskaper hos geonät används regelbundet av andra tillverkare och leverantörer av geonät för att påvisa likvärdighet med Tensars produkter. Resultaten av denna fullskaliga undersökning visar och ger andra bevis som bekräftar att sådana jämförelser inte kan användas som ett mått på förväntad prestanda i den mekaniskt stabiliserade uppbyggnaden.
Tensar InterAx geonät lanserades 2021 som Tensars bäst presterande geonät baserat på omfattande tester i liten, stor och full skala. Dess förbättring jämfört med andra Tensar-geonät i väg- och plattformstillämpningar har kvantifierats och byggts in i Tensars onlineprogramvara Tensar+.
Som en del av detta omfattande forskningsprogram utfördes ett arbete i norra Tyskland för att bedöma fördelarna med att inkludera Tensars Next Generation InterAx-geonät i fullskaliga ytmodultester enligt DIN 18134.
I detta arbete jämfördes lager av friktionsmaterial med och utan geonät med olika typer av geonät som valdes utifrån deras funktion (syfte), tillverkningsmetodik och draghållfasthetsegenskaper.
Statisk provning med plattbelastning
Statiska plattbelastningstester utfördes för att bestämma EV2-ytmodulen för var och en av testsektionerna med hjälp av en platta med diametern 300 mm enligt den tyska standarden DIN 18134. Denna standard är avsedd för användning inom vägbyggnad och andra tillämpningsområden. Den specificerar en metod som gör det möjligt att bestämma förhållandet mellan belastning och sättning (last-sättningskurva), i syfte att bedöma jordens deformationsegenskaper och bestämma deformationsmodulen (EV1/2).
Testuppställning
I norra Tyskland valdes en plats nära Wittenburg och ett antal testsektioner konstruerades över ett område som var cirka 27 meter långt och 7,3 meter brett. (Figur 1).
Ett 0,5 m tjockt, opackat sandlager placerades ut för att simulera en undergrund med låg EV2-modul och för att testerna skulle utföras med så nära en enhetlig terrass som möjligt.
Utöver en kontroll utan geonät installerades olika typer av geonät ovanpå sanden och ett krossat sandigt grus från ett lokalt stenbrott som placerades sedan ovanpå geonäten för att skapa en serie testsektioner. En gemensam gradering på "0/45 mm" valdes för att passa med tyska föreskrifter (TL SoB-StB).
Prestandan hos dessa friktionslager skulle sedan testas och analyseras. I tabellen sammanfattas medelvärdena för alla 4 testsektionerna. Det framgår av denna dataserie att medelavvikelsen är låg, vilket innebär att en normalisering baserad på en "inkrementell prestandametod" är rimlig för utvärdering av resultatet (prestandan).
Inkrementell prestationsmetod
I allmänhet är plattbelastningstester enligt DIN18134 mycket känsliga. Små förändringar i jordlagrets styvhet och/eller ballastens tjocklek har en betydande inverkan på den uppmätta EV2-modulen för ytan. Samtidigt är det nästan omöjligt att skapa ett fullskaligt testfält med identiska gränsvillkor för varje sektion. För att undvika feltolkningar av de uppmätta EV2-värdena rekommenderas därför att man normaliserar effekten för varje sektion stegvis. Genom att göra detta blir resultaten för ett smalt antal parametrar omisskännligt jämförbara.
I det här testprogrammet är den inkrementella metoden väl anpassad, eftersom alla påverkande parametrar ligger inom ett snävt intervall. Den inkrementella prestandan för varje sektion formuleras i allmänhet i följande form:
Prestanda* = [(modul för fyllning - modul för terrass) / fyllningens tjocklek]
*Enhet för prestanda: MPa/mm
Tolkning av normaliserad resultat
När testerna var slutförda normaliserades resultatet för de olika sektionerna i fyllmassorna enligt den metod som beskrivs ovan, med hänsyn tagen till de specifika randvillkoren för varje sektion. Den inkrementella prestandan användes sedan för att på olika sätt analysera hela prestandaspektrumet och få en bättre förståelse för geonätets effekt på ett fyllningslager.
Detta har presenterats i olika format nedan som visar tolkningar av de normaliserade resultaten.
Normaliserade Resultat
- Normaliserad prestanda (EV2-modul) baserad på samma fyllningstjocklekar
Diagrammet nedan visar normaliserad EV2-prestanda för fyra testade sektioner. Typ 1 och typ 2 är från sektioner som innehåller olika typer av Tensar InterAx stabiliseringsgeonät. Typ 3 är en sektion som innehåller ett "stämpat och draget" armeringsgeonät med en biaxiell draghållfasthet på 40 kN/m. Typ 4 är en kontrollsektion utan geonät.
Det visas tydligt att de två Tensar-sektionerna visar högre EV2-modulvärden för ytan än den biaxialasektionen och kontrollsektionen.
- Normaliserad prestanda ("fyllningstjocklekar") baserad på samma EV2-modulvärden
Den förbättrade prestandan hos Tensar InterAx-geonäten i fyllningslagret innebär att det mekaniskt stabiliserade lagret (Tensar Mechanically Stabilised Layer), eller "MSL" som det kallas, kan vara tunnare än med andra geonät för att uppnå ett visst EV2-värde. Detta kan därför ge potentiella projektbesparingar när det gäller byggkostnader, tidsbesparingar och koldioxidutsläpp.
Slutsatser och sammanfattning
Genom att genomföra detta testprogram har Tensar visat att vid användning av en Tensar MSL som överbyggnad kan man öka dess förväntade ytmodul (EV2). Den förbättrade prestandan som konstaterats och kvantifierats ovan ger ingenjörer möjlighet att minska tjockleken på fyllningslagret och spara kostnader och tid samt minska projektets koldioxidutsläpp.
Det skall noteras att denna förbättrade prestanda uppnås trots att draghållfastheten hos Tensar InterAx-produkterna är lägre än hos tidigare Tensar-geonät och alla andra geonät som ingår i detta arbete.
Jämförelser av fysiska egenskaper hos geonät används regelbundet av andra tillverkare och leverantörer av geonät för att påvisa likvärdighet med Tensars produkter. Resultaten av denna fullskaliga undersökning visar och ger andra bevis som bekräftar att sådana jämförelser inte kan användas som ett mått på förväntad prestanda i den mekaniskt stabiliserade uppbyggnaden.