میزان مقاومت بیرون کششی ژئوگریدها

مقاومت بیرون کششی ژئوگرید ها به عنوان یکی از معیارهای مهم در ارزیابی پایداری داخلی سازه های خاک مسلح، شامل دو مؤلفه، یکی مقاومت اصطکاکی خاک با سطح نوارهای طولی و دیگری باربری گوه خاک تشکیل شده در جلو نوارهای عرضی است.

همچنین قفل و بست خاک در محل چشمه های بزرگ این نوع مسلح کننده از اهمیت ویژه ای در تأمین مقاومت برخوردار می باشد.

رفتار بیرون کشش ژئوگریدها با استفاده از دستگاه آزمایش بیرون کشش مطالعه می شود و با توجه به تنوع عوامل موثر بر رفتار متقابل خاک و مسلح کننده در هنگام بیرون آمدن از درون خاک تحقیقات مختلفی در این زمینه تحت اثر بارهای مونوتونیک انجام شده است.

لایه های تسلیح در انواع مختلف سازه های خاک مسلح گاهی تحت کشش سیکلی و تکراری ناشی از سربارهایی با ماهیت سیکلی و تکراری نظیر عبور ترافیک و قطار ارتعاش ماشین آلات صنعتی ضربه ناشی از پهلوگیری شناورها، اثر موج و با لرزش های ناشی از زلزله قرار می گیرند.

در غیاب مطالعات جامع آزمایشگاهی برخی محققان اعمال ضریب ۰/۸ را جهت کاهش مقاومت بیرون کشش در قبال بارهای دینامیکی پیشنهاد نموده اند.

در قالب انجام تعداد محدودی آزمایش بیرون کشش سیکلی مشاهده شده که با افزایش دامنه بارگذاری تغییر مکانهای نسبی در نزدیک محل اعمال بار کششی افزایش یافته و توزیع یکسانی در طول مدفون نمونه ندارد.

علاوه بر این وقوع گسیختگی بیرون کشش با تجمع کرنش های جزئی در نمونه همراه بوده است .

در آزمایش بیرون کشش سیکلی بر روی ژئوگریدها، مقدار تغییر مکانهای تجمعی نسبت به تسمه فلزی بیشتر ولی روند افزایش آن حتی در تعداد سیکل های زیاد نیز منجر به گسیختگی نمونه نشده است .

در مطالعات دیگری برروی ژئوگریدهای پر مقاومت اکسترود شده از نوع یک سویه اثر فشار سربار قائم ساختار ژئوگرید و همچنین مقدار دامنه بار در قالب تعداد محدودی آزمایش بیرون کشش سیکلی بررسی شده است.

بر اساس نتایج بدست آمده با افزایش مقدار دامنه بارهای سیکلی پیوسته در یک آزمایش، مقاومت بسیج شده و ضریب اصطکاک ظاهری سطح تماس پس از اتمام سیکل ها کاهش یافته است.

مطالعه اثر فرکانس بار بر رفتار مقاومتی ژئوگرید حاکی از عدم تأثیر این مشخصه بر پاسخ بیرون کشش سیکلی بوده است .

در مجموع مطالعه بر روی رفتار بیرون کشش ژئوگریدها تحت بارهای سیکلی و بررسی اثر عوامل مختلف در ادبیات فنی این موضوع محدود بوده و با توجه به اهمیت موضوع مورد اشاره دستگاه آزمایش بیرون کشش ژئوگرید با قابلیت های پیشرفته در اعمال بارهای کششی سیکلی در دانشگاه صنعتی امیر کبیر طراحی و راه اندازی شده است.

در این مقاله ضمن معرفی اجمالی عملکرد و اجزاء دستگاه بخشی از نتایج آزمایش های سیکلی بر روی ژئوگرید پلی استر با چشمه های مربعی، مدفون در ماسه سیلیسی ارائه و اثر عوامل مختلف مکانیکی و هندسی بر رفتار مقاومتی و تغییر مکانی در مرحله پساسیکلی بررسی شده مسلح کننده

ژئوگرید پلیمری

در این مطالعه از ژئوگرید پلیمری با ساختمانی از جنس الیاف بافته شده پلی استر با سختی زیاد و پوششی از یک لایه محافظ از جنس پی وی سی (یا) قیر استفاده شده است.

این نوع ژئوگرید انعطاف پذیر و بسیار سبک بوده به راحتی بریده میشود و جهت نصب و اجرا نیازی به نیروی کارگری تخصصی ندارد.

این مسلح کننده با مدول ارتجاعی بالا، مقاومت حرارتی شیمیایی و بیولوژیکی مطلوب طراحی شده و کاربرد عمده آن در تسلیح شیروانی ها با قرضه محلی اجرای دیواره های خاک مسلح اصلاح شیب های لغزنده اجرای سدهای خاکی تثبیت زمین های نرم و تسلیح بستر اتوبان و فرودگاه می باشد.

نوع مورد استفاده در این مطالعه دارای مقاومت کششی حداکثر ۸۰ کرنش گسیختگی ۱۰ درصد و ابعاد چشمه ۲۰×۲۰ میلیمتر است.

ماسه متوسط ۱/۲ و ۳/۵ میلیمتر استفاده شده که به ترتیب S1 و S2 نامیده می شوند.

مشخصات وزنی حجمی و مقاومتی هر دو نوع ماسه در جدول (۱) ارائه شده است.

نتایج آزمایش ژئوگرید

آزمایشهای مونوتونیک و سیکلی بیرون کشش تحت سربارهای قائم ۵ ۱۵ و ۲۵ بر روی ژئوگرید پلی استر انجام شد.

در الگوی عمومی بارگذاری، ۱۰۰ سیکل با مقدار T معادل ۶۰ درصد و دامنه بار سیکلی معادل ۴۰ درصد مقاومت اوج آزمایش مونوتونیک T با فرکانس ۰/۱ هرتز در شرایط کنترل نیرو اعمال شده است.

پس از اتمام سیکلها، بارگذاری پساسیکلی در شرایط کنترل تغییر مکان با سرعت mm/min تا انتهای آزمایش و رسیدن به مقاومت ماندگار ادامه یافته است.

در ادامه ضمن ارائه نمونه هایی از نتایج آزمایشگاهی اثر عوامل مختلف شامل مقدار فشار قائم بر سطح خاک، دامنه بار سیکلی و تعداد سیکل های بارگذاری بر پاسخ ژئوگرید از دو دیدگاه رفتار مقاومتی و تغییر مکانی بررسی می شود.

آزمایشهای بیرون کشش سیکلی بر روی ژئوگرید پلی استر مدفون در ماسه سیلیسی با هدف بررسی تاثیر مقدار فشار قائم و دامنه بار سیکلی بر رفتار مقاومتی بعد از پایان سیکل ها و همچنین اثر تعداد تکرار بار بر تغییر مکانهای تجمعی انجام شد.

نتایج مهم بدست آمده از مطالعات به شرح خلاصه زیر است:

• در سربارهای پایین مقاومت اوج بعد از بار بیرون کشش سیکلی در حدود ۲۰ درصد افزایش یافته در حالی که در سربارهای بیش از ۲۵ مقاومت پساسیکلی اوج در حدود ۱۶ درصد کاهش یافته است.
• با افزایش مقدار دامنه بار بیرون کشش سیکلی، مقاومت اوج و مقاومت ماندگار در مرحله پساسیکلی کاهش یافته است. هر چند مقدار کاهش آنها تعیین کننده نیست و رفتار مقاومتی پساسیکلی ژئوگرید پلی استر در مقیاس آزمایش ها و سطوح نیروی اعمال شده در حاشیه ایمنی قرار دارد.
• روند ملایم افزایش تغییر مکان های تجمعی در مقادیر پایین دامنه بار در تکرار زیاد سیکل بارگذاری و رشد سریع تغیر مکانها در مقادیر بالای دامنه بار مشاهده شده است. این رفتار در مقیاس مقدار و تکرار بارهای واقعی گذاری می تواند ناپایداری تغییر مکانی توده خاک مسلح را به همراه داشته باشد.