A cikk szerzője:

Gönczi Emese építőmérnök ügyvezető igazgató
Geosynthetic Kft.

Szatmári Tamás alkalmazásmérnök
Low and Bonar Hungary Kft.

Geoműanyagok alkalmazása a vasúti alépítményi földműben (2. rész) – A geoműanyagok erősítő funkciója

Az előző részben a nem szőtt geotextíliák funkcióit mutattuk be. Ezúttal a geoműanyagok erősítő funkcióját és alkalmazásuk részleteit ismertetjük a D.11-es Utasításban foglaltakat alapul véve. Infrastrukturális beruházásoknál gyakran alkalmazott geoműanyag csoport az erősítő funkciót ellátó termékek köre, amelyek a talaj húzószilárdságának hiányát pótolják a megfelelő talaj-geoműanyag interakciónak köszönhetően. A földmű teherbírását növelve javítják tartósságát, teszik gazdaságossá a be­ruházásokat.

Egy infrastrukturális létesítmény, töltéstest esetén alapvetően három különböző erősítésről beszélhetünk.

  • Az első eset jobbára ideiglenes intézkedés, a megfelelő teherbírású alépítményi földmű-tükör kialakítására. Erre abban az esetben kerülhet sor, ha a töltéstest globális állékonyság szempontjából mind az építés alatt, mind pedig hosszú távon stabilnak mondható, viszont az altalaj legfelső rétegének felpuhulása, esetleg felázása miatt nem biztosítható a földmű továbbépítéséhez szükséges minimális teherbírási érték (E2). Ebben az esetben az altalaj felső felpuhult vékony rétegének cseréjével vagy valamilyen megerősítésével biztosíthatjuk a megfelelő teherbírást, és így építhetjük tovább a föld­művet.
  • A második eset magasságilag szintén a földmű-tükör szintjére tehető, amikor sem a teherbírási érték, sem pedig a töltéstest építés közbeni és/vagy hosszú távú globális állékonysága nem elégíti ki az Eurocode 7-ben, valamint a D.11-es Utasításban foglaltakat. Ebben az esetben az erősítés más formáit alkalmazzuk, segítségükkel nemcsak a megfelelő E2 teherbírást, de a töltés tartós állapotban bekövetkező alaptörés és el- vagy szétcsúszással szembeni biztonságát is kielégítjük.
  • A harmadik esetről a vasútépítésben akkor beszélhetünk, ha az erősítés az alépítményi földmű-korona szintjén, spe­ciális esetekben a szemcsés kiegészítő réteg felső szintjén helyezkedik el, tehát a vasúti zúzottkő ágyazat erősítése az elsődleges cél. Ebben az esetben globális állékonysági problémáról természetesen már nem beszélhetünk, ezen a szinten az erősítés a tervezési sebesség által meghatározott teherbírási modulus biztosítását segítheti elő, de gyakran egyszerűen tartóssági megfontolások vezetnek az erősítés betervezésére (1. ábra).

1. ábra. Erősítő geomű­anyagok lehetséges funkciói a vasútépítésben (harmadik eset)

A bemutatott három eltérő erősítési esetnél közös, hogy különböző erősítő geo­műanyagok beépítésével mindegyik megoldható.
További lehetőségként az erősített talaj­tám­fa­lakat vagy a függőleges sza­lag­dré­ne­z­ést említhetnénk még. Az ilyen alkalmazásokat, alapvető különbözőségük miatt, sorozatunk következő részében ismertetjük.

Erősítés a vasútépítésben, a D.11-es Utasítás alapján

A D.11-es Utasítás 8.2. pontja alapján a geoműanyagokkal történő erősítés definíciója a következő:
„Valamely geotechnikai szerkezetben fellépő feszültségekkel és alakváltozásokkal szembeni ellenállás létrehozása vagy növelése a geoműanyag tartós húzási ellenállásának, valamint a talaj és a geoműanyag közötti mechanikai kapcsolatnak a felhasználásával.”
A műszaki utasítás definíciója igen találó, hiszen egy erősítő geoműanyagnak megfelelő húzási merevséggel kell rendelkeznie, és emellett létre kell jönnie a talaj-geoműanyag interakciónak ahhoz, hogy a kívánt funkciót elláthassa. Az Utasítás ugyanakkor a bevezetésben leírt három esetet is jól leírja a „geoműanyagok alkalmazási köre” alcím alatt a 8.3. pontban, hiszen az első és harmadik esetet a földművek teherbírásának növelésével azonosítja, a második esetet pedig a töltésalapozással, ahol már a beépített geoműanyagok a töltés állékonyságát is biztosítják, továbbá csökkentik a töltéskorona süllyedéseit és/vagy süllyedéskülönbségeit.
Az alkalmazási területhez megfelelő erősítő funkciót betöltő geoműanyag ter­mék­csoport kiválasztásához a D.11-es Utasítás a különböző alkalmazási körök részletes leírásával, valamint táblázatosan, a geoműanyagok és funkciók jelentőségét tárgyalva nyújt segítséget (8.3. pont, 35. táblázat). Amennyiben az alkalmazási terület ismert, az kiindulási pontként szolgál a termék meghatározásához. A táblázat a megfelelő alkalmazási terület ismeretében tesz javaslatot mind a funkció, mind pedig a termék vonatkozásában alapvető, fontos és másodlagos meghatározásokkal. Az erősítő funkció, ahogy már említettük, alapvető jelentőségű a töltésalapozás, teherbírás-növelés, rézsűerősítés és erősített talajtámfal építése esetén. A táblázat további útmutatást ad az alkalmazási területhez tartozó termékcsoport kijelöléséhez, így például az alépítményi földmunka esetében az altalaj teherbírás-növeléséhez ajánlott geoműanyag csoportok a geotextíliák, georácsok, az ezekből készült geokompozitok és a geocellák. A ter­mékcsoportok ismeretében a gyártók további segítséget adnak az erősítő termékek kiválasztásához. A geoműanyagok minősítésére szolgáló, tehát a gyártóként kiadott és független szervezet által ellenőrzött teljesítménynyilatkozatain minden esetben szerepel az alkalmazási terület (a vonatkozó alkalmazási technikai szabvánnyal kiegészítve), valamint a funkció jelölése, általában piktogrammal és/vagy az (R), Megerősítés (Reinforcement) jelöléssel piros keretben (2. ábra).

2. ábra. Alkalmazási területek és funkciók jelölései egy erősítő geoműanyag esetén

Erősítő geoműanyagok

A D.11. Utasítás alapvetően négy különböző geoműanyag termékcsoportot emel ki erősítő funkcióval:

  • Szőtt geotextíliák
  • Georácsok
  • Erősítő geokompozitok
  • Geocellák

A szőtt geotextíliák általában kétféle gyártási technológiával készülnek, hasított szálakból, amelyek általában polipropilén alapanyagúak, valamint a multifilamens kialakítással, amelyet leggyakrabban poliészter szálakból állítanak elő. A szőtt geotextíliák egyik előnye, hogy a maximális terhelésnél mért nyúlásuk 10-12%-nál maximalizálódik PET alapanyag esetében, így – a georácsokhoz hasonlóan – már kis nyúlások mellett is képesek felvenni a terheket. Mivel nyílásmérettel nem rendelkeznek, emiatt a talaj és geoműanyag közötti kapcsolatot teljes mértékben a súrlódás adja, amely nagy függőleges terheléseknél aktiválódik megfelelő mértékben, tehát a legoptimálisabb beépítési szint szőtt geotextíliák esetében az alépítményi földmű-tükör: ezért az első és második esetben ajánlott az alkalmazásuk (3. ábra). Legnagyobb előnyükként említhető, hogy a súrlódással történő erőátadás lehetővé teszi, hogy átmeneti, esetleg finomszemcséjű talajkörnyezetben is nagy hatékonysággal alkalmazzuk, továbbá szakítószilárdságuk akár 1000 kN/m felett is lehet, így hatékonyan növelik az alépítményi földmű MSZ EN 1997-1:2006 nemzeti melléklete szerinti 3. tervezési módszer alkalmazásával kapott biztonságot a töltés szétcsúszásának, alaptörésének vizsgálatakor.

3. ábra. Szőtt geotextília beépítése a töltés globális állékonyságának növelésére, elválasztására, erősítésére – töltésalapozás, Szeged, 2009

A cikk folytatódik, lapozás:12Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] D.11. Utasítás. Vasúti alépítmény tervezése, építése, karbantartása és felújítása, I. kötet. MÁV Zrt., 2014.
  • [2] MSZ EN 1997-1:2006, Eurocode 7: Geo­tech­nikai tervezés, 1. rész: Általános szabályok.
  • [3] Dr. Fischer Szabolcs: Út- és vasút­épí­tési szemcsés rétegek erősítése geo­mű­anyagokkal. XVII. Közlekedésfejlesztési és beruházási konferencia, Bükfürdő, 2016. április 20–22., p. 55.
  • [4] Dr. Fischer Szabolcs: Georácsos vasúti felépítménystabilizáció hatékonysága.
  • XV. Nemzetközi Építéstudományi Konferencia: ÉPKO 2011, Csíksomlyó, 2011. jún. 2–5., Konferenciakiadvány pp. 137–144.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2017 / 1. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©