Műanyaghabok geotechnikai vizsgálata
Műanyaghabok geotechnikai vizsgálata
Balázs Dóra MSc. III. évf.
Konzulens: Czap Zoltán, mestertanár, Geotechnikai Tanszék
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 2012. évi Tudományos Diákköri Konferenciájára a címben szereplő témát dolgoztam fel. A geohabok a világ több pontján is már szerves részét képezik a geotechnikai problémák megoldásainak. Tanulmányom lényege, hogy bemutassam a műanyaghabok alkalmazásának előnyeit, felhasználásában rejlő további lehetőségeket.
Az anyagok tulajdonságainak, viselkedésének elemzéséhez különböző vizsgálatokra van szükség, ezért a geohabot – mivel a mélyépítésben leginkább talajhelyettesítésre alkalmazzák - mint talajanyagot szemléltük, a Geotechnikai Tanszék Talajmechanikai Laboratóriumában kísérleteztünk az elkészített mintákkal. Az ebből nyert eredményeket kiértékeltem, összehasonlítottam a talajok viselkedésével, így felszínre kerültek előnyös tulajdonságai. A kísérletek az anyagi viselkedés megismerése révén segítségünkre vannak a vizsgált elem anyagmodelljének megalkotásában is. A leginkább megfelelő anyagmodell alkalmazása numerikus modellekben a valósághoz nagyon közeli eredményeket ad, így jutunk el a legkülönfélébb problémák élethű szimulálásához, tervezési paraméterek pontosításához.
A geohabbal kapcsolatos laboratóriumi vizsgálatok kiterjedtek az anyag fizikai jellemzőin túl teherbírására, anyagszerkezeti tulajdonságaira is. A dolgozatom során elsődlegesen a geohab különböző terhelés alatti viselkedését, fizikai jellemzőit figyeltük meg. Számos kutató foglalkozott már a sűrűség az anyag mechanikai tulajdonságaira való hatásával, ezért a mostani tesztsorozat alatt azonos sűrűségű anyaggal dolgoztunk. A kísérleteket Nikecell EPS-200-as műanyaghabbal végeztük el, ennek megfelelő nagyságú a sűrűsége, nyomófeszültsége, ezt célszerű alkalmazni a legtöbb mélyépítési probléma megoldásánál. A végrehajtott kísérletek: triaxiális vizsgálat – nyírási tulajdonság elemzésére, dinamikus triaxiális vizsgálat – ciklikus terhelés alatti anyagi viselkedés megismerésére, nyírási vizsgálat különböző kialakításokkal – anyagon belüli elnyíródás illetve a beépítésnél a táblák közötti kapcsolatok szimulálására, összenyomódás-vizsgálatok – kompressziós és konszolidációs mérések. Térfogatváltozó talaj esetén a talaj és a szerkezet közé kedvezőbb lehet alacsonyabb sűrűségű habot beépíteni. Ezen egyedi eset vizsgálatára a kompressziós kísérletet a legalacsonyabb sűrűségű és nyomófeszültségű, Nikecell EPS-30-as típusú geohabbal is elvégeztük.
A kiértékelések alapján arra jutottam, hogy a geohabok mechanikai tulajdonságai, feszültség-alakváltozás viselkedése elég jelentősen eltér a talajokétól. Sokan próbálkoztak már a műanyaghabok viselkedését jól bemutató képletek, összefüggések előállítására, ezekhez a már ismert talajmodellek jó alapot nyújtottak. A dolgozatom zárásaként a felkeményedő anyagmodellről és a hiperbolikus anyagmodell kialakulásáról is lesz pár szó, illetve a saját eredményeimet is összevetem a modellekével.
Irodalom:
1. Benjamin A. Erickson – Experimental study on the dynamic stress-strain behaviour of expanded polystyrene geofom using cyclic triaxial tests (The University of Utah, 2011)
2. Byung Sik Chuna, Hae-Sik Limb, Myung Sagongc, Kyungmin Kima: Development of a hyperbolic constitutive model for expanded polystyrene (EPS) geofoam under triaxial compression tests (Geotextiles and Geomembranes 22, 2004)
3. Nánai Georgina: Geohab alkalmazása töltésépítésnél (Diplomamunka, Budapest, 2007)
