Estudo experimental sobre propriedades mecânicas de aço{0}}geogrelha bidirecional plástica

Visão geral da geogrelha bidirecional de plástico-de aço

Conceito e Escopo de Aplicação

• Com base em pesquisas sobregeogrelhas de plástico, fios de aço-de alta resistência especialmente tratados são fundidos com polietileno (PE) e aditivos são adicionados para criar tiras de tração de alta-resistência. A superfície é então rugosa para produzir uma tira geotêxtil reforçada composta com excelentes propriedades mecânicas. Essas tiras geotêxteis reforçadas compostas são dispostas e tecidas em intervalos fixos nas direções longitudinal e transversal, e suas juntas são soldadas usando tecnologia de soldagem por fusão para produzir uma geogrelha bidirecional de aço-plástica.
• Ao alterar o diâmetro e o número de cabos de aço, a resistência à tração das tiras de reforço é alterada. Isto não só aumenta a resistência à tração e à fluência da geogrelha, mas também prolonga a sua vida útil. É adequado para a maioria dos projetos de construção de engenharia, incluindo minas de carvão, rodovias, ferrovias, aeroportos, irrigação de poços e edifícios civis.

Indicadores de Desempenho Mecânico

Durante o projeto de engenharia e a construção, os indicadores de avaliação do desempenho mecânico da geogrelha bidirecional de aço-plástico variam dependendo da carga que ela suporta. As propriedades mecânicas das geogrelhas bidirecionais de aço-plástico incluem principalmente resistência à tração, resistência ao teste de atrito, resistência ao teste-de extração e interação com o material de preenchimento.

Análise Experimental

Durante a construção de engenharia, o desempenho de tração das geogrelhas bidirecionais de aço-plástico varia devido a diferentes temperaturas, cargas e condições do material de preenchimento. Portanto, testes comparativos de tração, deflexão e fluência foram realizados em geogrelhas de aço-plásticas simples- e bidirecionais para estudar suas propriedades mecânicas.

Teste de tração

• Geogrelhas bidirecionais de aço-plástico são materiais compostos flexíveis, normalmente suportando cargas do ambiente externo por meio de resistência à tração. A resistência à tração é um indicador chave de propriedade mecânica para materiais geossintéticos. Os principais parâmetros de desempenho dos quatro grupos de geogrelhas bidirecionais de aço{3}}plásticas com as mesmas especificações testadas foram: resistência à tração longitudinal e transversal muito superior a 50 kN/m, taxas de alongamento longitudinal e transversal não superiores a 13% e resistência à tração muito superior a 35 kN/m com um alongamento de 5%.
• Os resultados do teste de tração uniforme da geogrelha bidirecional de aço -plástico são mostrados na Figura 1. Conforme mostrado na Figura 1, o processo de alongamento dos quatro conjuntos de grades de aço -plástico pode ser dividido aproximadamente em três estágios: carga baixa com estágio de grande deformação, carga alta com estágio de pequena deformação e estágio de fratura.

• Durante a fase de carregamento inicial do teste, ou seja, o estágio de baixa-carga e grande-deformação, a carga de tração foi pequena, mas o deslocamento de deformação por tração foi grande, com todos os quatro grupos de testes atingindo aproximadamente 19 mm.
• No segundo estágio, ou seja, o estágio de alta-carga e pequena{3}}deformação, à medida que a carga de teste aumentou, o deslocamento de deformação da geogrelha de aço-plástica também aumentou gradualmente. Conforme mostrado na Figura 1, a curva de tração apresentou um grande aumento, mas dentro da mesma diferença de carga, a variação do deslocamento no segundo estágio foi menor em comparação ao primeiro estágio, sendo o comprimento máximo de tração do primeiro grupo de apenas 6 mm.
• No terceiro estágio, o estágio de fratura, após a carga de teste exceder 11 kN, todos os quatro grupos de geogrelhas de aço-plástico entraram sequencialmente no estágio de fratura. Durante o teste do estágio de fratura, os fios de aço nas tiras geotêxteis dentro da geogrelha bidirecional de aço-plástica começaram a quebrar um por um, fazendo com que a curva de tração na Figura 1 caísse drasticamente e a resistência à tração da geogrelha bidirecional de aço-plástica diminuísse rapidamente para 0.
• Em resumo, a resistência à tração da geogrelha bidirecional de aço-plástica é afetada pelos fios de aço nas tiras geotêxteis; após a ruptura dos fios de aço, a resistência à tração da geogrelha bidirecional de aço-plástica diminui rapidamente para 0.

Teste de Deflexão

• Devido à alta flexibilidade dogeogrelha biaxial de aço-plástico, sua deflexão não pode ser medida diretamente. Portanto, a geogrelha biaxial de aço-plástica foi modificada colocando-a dentro de uma laje de concreto, e a deflexão da laje armada foi então testada.
• Para garantir a confiabilidade dos dados de ensaio, foram ensaiadas seis lajes, considerando todos os fatores influenciadores.
• Foram fabricados dois tipos de lajes de concreto, uma com geogrelha biaxial de aço-plástica e outra com malha metálica Q235. As dimensões da laje de concreto eram 1000 mm × 1000 mm × 100 mm. Para garantir a confiabilidade dos dados de ensaio, foram fabricadas três lajes de cada tipo. Os resultados do teste de deflexão são mostrados na Figura 2.

(1) As duas lajes idênticas de geogrelha biaxial de aço-plástica fundidas-no-lugar, GSW-1 e GSW-2, exibiram alterações de tensão semelhantes. Desde a aplicação inicial da carga até 10 segundos após a aplicação da carga, a pressão que o GSW-1 poderia suportar mudou de forma relativamente lenta, aumentando apenas para 1 kN, quase sem alteração no deslocamento. Após 20 segundos de aplicação da carga, a tensão começou a aumentar, o deslocamento aumentou e começaram a aparecer fissuras na laje, levando à diminuição da tensão. À medida que as fissuras se alargaram, a geogrelha da laje começou a funcionar e a tensão aumentou novamente. Quando o tempo de aplicação da carga atingiu 45 segundos, a tensão atingiu seu valor máximo de 34,1 kN, e o deslocamento também atingiu seu valor máximo de 44,2 mm. Ambos os valores pararam de aumentar e a laje cedeu.

(2) Devido à inclinação da laje, a tensão na laje era irregular, fazendo com que a tensão no GSW-2 aumentasse rapidamente após 10 segundos de compressão, mas não ocorreu nenhuma alteração no deslocamento. Quando a carga aplicada atingiu 40 segundos, surgiram trincas no GSW-2, a tensão começou a diminuir e o deslocamento começou a aumentar. À medida que as fissuras se alargaram, a grelha dentro da laje começou a funcionar, fazendo com que a tensão subisse novamente para 27,5 kN. A grade dentro da laje exibiu quebra de fio e a tensão diminuiu rapidamente.

Teste de fluência

• As características de fluência da grade referem-se à propriedade de uma grade se deformar ao longo do tempo sob carga externa constante.
• Grades são estruturas de malha feitas de polímeros-de alto peso molecular por meio de uma série de processos complexos. Seu desempenho de fluência afeta diretamente a estabilidade-de longo prazo das estruturas reforçadas. O efeito de fluência das estruturas reforçadas leva a alterações no estado de tensão, resultando em perdas de estabilidade geral do edifício, deformação excessiva e outros desastres. Portanto, o desempenho de fluência da grade é crucial para manter a estabilidade-de longo prazo de sua resistência à tração.
• Em aplicações práticas de engenharia, sob diferentes temperaturas e cargas, a grelha sofre deformação por fluência, enfraquecendo significativamente a sua função de reforço e até fazendo com que o edifício perca estabilidade global.
• A Figura 3 mostra as curvas de fluência da deformação bidirecional da geogrelha plástica de aço versus tempo sob a mesma força de tração (50kN/m) e duas temperaturas ambientes diferentes de 20 graus e 40 graus, obtidas através de medições experimentais.

Conforme mostrado na Figura 3, quando a temperatura ambiente é de 20 graus, leva cerca de 100 horas para a deformação atingir 20%; quando a temperatura ambiente é de 40 graus, leva apenas cerca de 0,5 horas para a deformação atingir 20%. Isso indica que a temperatura tem um impacto significativo na geogrelha biaxial de aço -plástica, e o valor da deformação aumenta gradualmente com o aumento da temperatura.

Conclusões

• A geogrelha biaxial de aço-plástica tem boa resistência à deformação estrutural, falha por torção de nó e assentamento de deformação. Possui alta flexibilidade e elasticidade, e os nós não se rasgam facilmente. Ele pode suportar cargas multi{3}}direcionais e distribuir a carga de maneira eficaz.
• O processo de tração da geogrelha biaxial de aço{0}}plástico inclui três estágios: carga baixa com grande deformação, carga alta com pequena deformação e fratura. A resistência da geogrelha biaxial de aço-plástica aumenta com o aumento da taxa de tração.
• A deformação por deflexão da laje biaxial de concreto-moldada-no local com geogrelha biaxial de aço-plástica é dividida em três estágios: estágio elástico linear, estágio não linear e estágio de escoamento. No estágio elástico linear de uma laje de concreto bidirecional, a deflexão está positivamente correlacionada com a carga. Com o aparecimento de fissuras, a laje armada entra em um estágio não linear, sua rigidez diminui e a deformação por flecha torna-se não linearmente relacionada à carga; a laje de concreto perde sua capacidade-de carga nesta fase. No estágio de escoamento, a grade de aço{8}}plástico apresenta tração de arame, com quebra de barras de reforço individuais, e a grade cede.
• A relação deformação-tempo do teste de fluência da grade mostra que a temperatura afeta a fluência da grade: em temperaturas mais baixas, a fluência é menor; em temperaturas mais altas, a fluência muda mais significativamente e aumenta mais rapidamente.