Laboratorní zkoušky stabilizačního účinku geomříží Tensar TriAx

Společnost Tensar International uvedla prostřednictvím naší společnosti v roce 2008 na český trh trojosou monolitickou stabilizační geomříž Tensar TriAx. Tato léta vyvíjená geomříž je nástupcem osvědčené dvouosé monolitické stabilizační geomříže Tensar SS. Účelem zkoušek provedených na ČVUT v Praze, Fakultě stavební, Katedře železničních staveb bylo posouzení účinnosti nově vyvinuté geomříže vůči geomříži běžně používané v českém stavebnictví.

Laboratorní testy na vzorcích stabilizačních geomříží byly provedeny na modelech pražcového podloží v měřítku 1:1 s 250 000 zatěžovacími cykly. Během zatěžovacích cyklů byly měřeny poklesy jednotlivých vrstev a dále statické a dynamické moduly přetvárnosti.

Skladba pražcového podloží

Podloží bylo tvořeno cihlářskou hlínou složenou z 21% jílu, 31% slínu, 22% písku, 22% strusky a 4% pilin. Hlína byla při dodání bez pórů s  vlhkostí cca 20%. Tento typ hlíny si během zkoušek zachovává neměnnou vlhkost a povrch vrstvy vykazuje únosnost vyjádřenou statickým modulem přetvárnosti cca 15 MPa.

V modelu bylo kromě stabilizační geomříže použito separační netkané geotextilie, která zajišťovala separaci podloží a konstrukčních vrstev modelu. V prvním modelu byla použita stabilizační geomříž Tensar SS30 – tuhá monolitická dvouosá geomříž s roztečí žeber 39x39 mm a minimální pevností spoje 95%. V druhém modelu byla použita stabilizační geomříž Tensar TriAx TX160 – tuhá monolitická trojosá geomříž s roztečí žeber 40x40 mm (podélně x úhlopříčně) a minimální pevností spoje 90%.

Konstrukční vrstva byla tvořena drceným kamenivem z amfibolitu frakce 0/32 mm. Kolejové lože bylo tvořeno drceným kamenivem z amfibolitu frakce 32/63  mm.

Postup prací

Laboratorní zkoušky byly provedeny ve zkušebním boxu o  rozměrech 2,0 x 1,0 x 0,8 m. K minimalizaci tření pražcového podloží o stěny boxu byly dřevěné stěny obloženy pozinkovaným plechem. Dno a stěny boxu byly dále překryty tenkou fólií pro zamezení vysychání cihlářské hlíny.

Na dno zkušebního boxu byly uloženy kvádry cihlářské hlíny, které byly pomocí ručního vibračního hutnícího zařízení zhutněny. Výsledná mocnost podloží byla 28 cm. Na tuto vrstvu byla uložena separační geotextilie a stabilizační geomříž. Mezi geosyntetiky a  stěnami boxu byla ponechána mezera cca 1 cm. Dále byla uložena a  zhutněna konstrukční vrstva o výsledné mocnosti 15 cm. Kolejové lože o mocnosti 30 cm bylo uloženo a zhutněno ve dvou vrstvách.

Na urovnanou vrstvu kolejového lože byla umístěna polovina betonového pražce s 50 cm dlouhým kusem kolejnice. K cyklickému zatěžování byl použit hydraulický válec umístěný na tuhém ocelovém rámu. Obsluha zařízení byla zajištěna pomocí speciální řídící a záznamové jednotky. Hlava kolejnice byla zatěžována silou v rozmezí 2 – 42 kN se sinusovitým průběhem a frekvencí 3 Hz. Obě sledované konstrukce byly zatěžovány 250 000 cykly.

Měřené parametry 

• statický modul přetvárnosti – při zřizování jednotlivých vrstev modelu byla na každé vrstvě (podloží, konstrukční vrstva, kolejové lože) provedena statická zatěžovací zkouška. Zkoušky byly umístěny v průsečíku kolejnice a osy pražce. Stejný postup zkoušek byl proveden při rozebírání konstrukce po cyklickém zatěžování. Na každé konstrukci bylo provedeno 6 zatěžovacích zkoušek
• rázový modul deformace – zkoušky byly provedeny obdobným způsobem jako při provádění zkoušek statického modulu přetvárnosti. Zkoušená místa byla zvolena mimo profil statických zkoušek. Na každé konstrukci bylo provedeno celkem 12 zkoušek
• poklesy – při cyklickém zatěžování byly sledovány poklesy ve třech výškových úrovních, na horním povrchu pražce, na povrchu konstrukční vrstvy a na stabilizační geomříži. V každé výškové úrovni byly měřeny poklesy ve 4 bodech stejně vzdálených od průsečíku kolejnice a osy pražce. Měření probíhalo pomocí speciálních svislých ocelových trnů. Poklesy byly měřeny digitálními měřidly. Ta byla pomocí stojánků umístěna na příčnou ocelovou konstrukci, která byla připevněna k podlaze zkušebny v dostatečné vzdálenosti od zkušebního boxu. Digitální měřidla byla během cyklického zatěžování deaktivována. K jejich aktivaci došlo vždy po dosažení určitého počtu cyklů. Po dobu měření poklesů bylo cyklické zatěžování přerušeno. Odečet poklesů probíhal v nezatíženém stavu a při zatížení hlavy kolejnice silami vzrůstajícími až do 42 kN. Toto zatížení odpovídá nápravovému zatížení o velikosti 22,5 t.

 

Výsledky měření

Statické moduly přetvárnosti naměřené při výstavbě a  rozebírání obou modelů na jednotlivých vrstvách konstrukce byly následující:

 

	Tensar SS 30		Tensar TriAx
	výstavba	rozebírání	výstavba	rozebírání
PODLOŽÍ	16,9 MPa	25,0 MPa	17,9 MPa	28,7 MPa
KONSTRUKČNÍ VRSTVA	40,8 MPa	48,2 MPa	37,1 MPa	55,6 MPa
KOLEJOVÉ LOŽE	91,2 MPa	110,2 MPa	69,5 MPa	116,9 MPa

Průběhy poklesů pražce, povrchu konstrukční vrstvy a geosyntetika při cyklickém zatížení kolejnice silou 42 kN jsou uvedeny na následujících obrázcích.