Роль жестких полимерных георешеток в оптимизации конструкций дорожных одежд

1. Докладчик – Кузнецова Анна
инженер Тенсар Инновэйтив Солюшнз
Роль жестких полимерных георешеток в
оптимизации конструкций дорожных одежд

2. • Применение для механической
стабилизации с 80-х годов
• Производство георешеток
по патенту в 80-90-ые
• Производство гексагональных георешеток в 00-ые
Плоские георешетки

3. Усиление слоя основания
• Слои несущего основания из фракционированного щебня,
щебеночных смесей, ЩПГС, ПГС можно эффективно механически
стабилизировать
• Эффект усиления обусловлен повышением деформативных
характеристик слоя каменного материала

4. Механическая стабилизация д.о.
 а - сокращение толщины слоев с получение экономии
 б - увеличение прочности и срока службы конструкции
 в - равная по стоимости за 1м.кв, но более прочная
конструкция
ΣN=2.283.501 автΣN=1.427.188 авт ΣN=1.427.188 авт ΣN=1.581.925 авт
ба в
Традиционная
конструкция
Экономия на
момент
строительства
Экономия на
эксплуатации, но
увеличение стоимости
строительства
Равна по стоимости
традиционной, но
дает экономию на
эксплуатации

5. Числовое моделирование
Методом дискретного элемента (DEM)
- ITASCA PFC 3D

6. Itasca’s PFC3D
Базовый элемент:сфера
Более сложные формы выражены кластерами
Произвольное размещение разноразмерных
частиц
Калибровка модели путем воспроизводства
полученных результатов лабораторных
исследований
Полный доступ ко всем механических
параметрам в любой момент

7. Исследования Itasca
 Моделирование компонентов
 Георешеток
 Грунтов
 Моделирование взаимодействия
 Выдергивание
 Нагрузка штампом
 Моделирование нагрузки от колеса
7

8. Моделирование гексагональной георешетки TX160
Процесс генерации
Шаг
ребра(продольны
й) = 40 мм
brad = 1.75 мм
Шаг ребра
(диагональный) = 40 мм
LR = 47
мм
8

9.  Тест на растяжение одного ребра (SRTT) - 30°, 90°, 150°)
Постоянная
скорость
фиксатор
Номинальная эффективная расчётная
длина = 94 мм
9
Моделирование гексагональной
георешетки TX160

10. Калибровка гексагональной
георешетки TX160
Тест на растяжение(0°, 30°, 90°)
10
0° 30°/90°

11. Моделирование зернистого слоя
Xa
Xb
12.5/16
5/32
11

12. Числовое моделирование: Зернистый слой
Тест на
трёхосное
сжатие
[m]
12

13. Вертикальные перемещения в зоне нагрузки колеса
SS20 – 9-й
проход
x
z
x
z
x
z
TX160 – 9-й
проход
Без решетки- 9-й
проход [м]
Dispmax = -35 мм
Dispmax = -27 мм
Dispmax = -20 мм
13

14. Перемещения в слое
SS20 – 9-й
проход
x
z
x
z
x
z TX160 – 9-й
проход
Без решетки –
9-й проход
[м]
Dispmax = -33 мм
Dispmax = -24 мм
Dispmax = -20 мм
14

15. Общие перемещения в слое
SS20 – 9-й
проход
y
z
y
z
y
z
TX160 – 9-й
проход
Без решетки– 9-
й проход
[м]
Dispmax = -44 мм
Dispmax = -22 мм
Dispmax = -39 мм
15

16. Распределение усилий в элементах георешетки при проходе
колеса

17. Усилия в решетке под действам колеса
y
z
x
SS20 9ый проход
Fmax = 0,49 kN/m
TX160 9ый проход
Fmax = 0,27 kN/m

18. Расчет нежестких дорожных одежд
 Для усиленных слоев основания
Методика расчета
 Коэффициенты армирования

19. Расчет нежестких дорожных одежд
 1999-2003 Военный инженерно-технический университет
(ВИТУ, Санкт-Петербург)
 Испытания для материалов Tensar и Tenax

20. CL
r
tа/б
tоснов
q
Покрытие
Несущее
основание

O
Грунт
===>Выпор грунта
===> Усталость
Отказ

Расчет нежестких дорожных одежд
===> Прогиб

21. Расчѐт армированных дорожных одежд по
допускаемому упругому прогибу
Условие прочности по величине
упругого прогиба:
Коэффициент усиления
(коэффициент увеличения общего
модуля упругости армированной
конструкции), определяемый по
формуле:
тр
пуобщ КЕЕ  min1
Расчетная схема
Множители подбираются по таблице в зависимости от
прочности геоматериала
α1 = (а0 + а1Х1 +а2Х2 + а3Х3 +а4Х4 +а5Х5 +a11X1
2 +
а12Х1Х2 +а13Х1Х3 + a14X1X4 +а15Х1Х5 +а22Х2
2 +а23Х2Х3 +а24Х2Х4 +а25Х2Х5 +а33Х3
2 + a34
X3X4 +a35X3X5 + а44X2
4 + а45Х4Х5 + а55Х2
5)-1,

22.  Транспортная Исследовательская Лаборатория (TRL), UK – 2013
 8ая программа полномасштабных тестов для Tensar
 IB/Итоги испытания на колесном стенде для прошлых 7 программ
Зависимость эффективности от прочности

24. Tensar
 Tensar TriAx TX160 – две панели
30kN/m перфорированные и растянутые
 E’Grid 3030 – две панели
 Quinlan 30
Экструдированные
 Tenax LBO330
Иные
 Fornit 30 “плетеный” материал
Результаты
 Оценка результатов:
 Работа под нагрузкой
 Коммерческие последствия претензий "эквивалентности"
Материалы

25.  Графики накопления деформаций
TRL 8
17кН/м
30кН/м
Разница по деформациям – 25%
Разница в кол-ве проходов на
60мм – 2,8 раза

26. Требования к георешеткам для армирования
слоев основания д.о.
Документ Мин
прочнос
ть
Необоснованное
удорожание на
ОДМ 218.5-002-2008 МЕТОДИЧЕСКИЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПОЛИМЕРНЫХ
ГЕОСЕТОК (ГЕОРЕШЕТОК) ДЛЯ УСИЛЕНИЯ СЛОЕВ
ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ ИЗ ЗЕРНИСТЫХ
МАТЕРИАЛОВ
20 кН/м 10%
ОДМ 218.5.003-2010 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ПРИМЕНЕНИЮ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕМОНТЕ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
50кН/м 100%
ОДМ 218.2.046-2014
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ И КОНТРОЛЮ
КАЧЕСТВА
ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
30кН/м 30%
Проект ГОСТ Р для геосинтетических материалов в
слоях из каменных материалов
20 кН/м 10%

27.  Пересмотреть существующие методики проектирования
дорожных одежд с усиленными слоями основания с целью
повышения безопасности проектных решений. На сегодняшний
день большинство геоматериалов все еще закладывается
конструктивно
 Сформировать официальную точку зрения заказчика и эксперта
на саму идею сокращения стоимости д.о. путем применения
георешеток
 Рассмотреть функцию стабилизации как одно из назначений
георешеток наравне с армированием
 Пересмотреть требования к георешеткам в составе д.о. с учетом
появления инновационных российских гексагональных
георешеток.
Предложения

28. Спасибо за внимание!