STRUČNO PREDAVANJE

Primjena geosintetika u građevinarstvu

I dio — Podjela i funkcije geosintetika, ojačanje tla, geotekstili i njihova ispitivanja, deponije čvrstog otpada

II dio — Računski primjeri: zidovi od armiranog tla i ojačanje prekrivke na geomembrani

III dio — Primjeri primjene geosintetika kod deponija u Crnoj Gori

02.10.2026. // Predavač: dr Slobodan Živaljević, dipl.inž.građ.

2

PREGLED

Program predavanja

Primjena geosintetika u građevinarstvu

I dio

≈ 60 min

1

Uvod, podjela i funkcije

Vrste proizvoda; separacija sa primjerima

2

Ojačanje (armiranje) tla

Zidovi, strme kosine, nasipi, kolovozi

3

Geotekstili i ispitivanja

Vrste, proizvodnja, fizička, mehanička i hidraulička svojstva

4

Deponije čvrstog otpada

Sistemi obloga, geomembrane, prekrivač

II dio

≈ 60 min

1

Primjer 1 — zid armiran geotekstilom

Unutrašnja i spoljašnja stabilnost, umotano lice

2

Primjer 2 — saobraćajno opterećenje

Bočni naponi od točkova vozila na zid

3

Primjer 3 — zid armiran geomrežom

Montažni betonski paneli, čvrstoća veze

4

Primjer 4 — prekrivač na geomembrani

Stabilnost klizanja i ojačanje geomrežom

01

Uvod, podjela i funkcije geosintetika

Definicija i kratak istorijat

Polimeri i vrste proizvoda

Funkcije i projektovanje prema funkciji

4

UVOD

Šta su geosintetici?

Primjena geosintetika u građevinarstvu

„Planarni proizvod izrađen od polimernog materijala, koji se koristi u kontaktu sa tlom, stijenom ili drugim geotehničkim materijalom kao sastavni dio građevinskog objekta, konstrukcije ili sistema.”

Definicija prema ASTM D4439

• Zamjenjuju ili poboljšavaju prirodne materijale (šljunak, pijesak, glina) i klasične konstrukcije
• Fabrička proizvodnja → kontrolisana i deklarisana svojstva
• Brza ugradnja, manja potrošnja prirodnih agregata, često niža cijena
• Trajnost zavisi od polimera, opterećenja i sredine (UV, hemija, temperatura)

1950-e

Tkane tkanine kao filteri u obaloutvrdama (SAD, Holandija)

1960-e

H. Vidal: „armirano tlo” sa metalnim trakama

1970-e

Netkani geotekstili; prvi zidovi armirani geotekstilom

1980-e

Polimerne geomreže; geomembrane u deponijama

1990-e →

Geokompoziti, GCL, evropske norme (EN ISO)

5

UVOD · MATERIJALI

Polimeri od kojih se izrađuju geosintetici

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Aditivi (čađ, stabilizatori, antioksidansi) bitno utiču na UV i oksidacionu otpornost.

6

UVOD · VRSTE PROIZVODA

Podjela geosintetika

Primjena geosintetika u građevinarstvu

GTX

Geotekstili

Tkani, netkani (iglani, termički vezani), pleteni. Propusni.

GGR

Geomreže

Otvorena mrežasta struktura; ekstrudirane, tkane, zavarene; jedno-, dvo- i troosne.

GBR-P

Geomembrane

Praktično nepropusne polimerne folije (HDPE, LLDPE, PVC).

GBR-C (GCL)

Glinene obloge

Sloj bentonita između dva geotekstila, iglano povezan.

GNT

Drenažne geomreže

Rebra koja formiraju kanale za tečenje u ravni.

GCE

Geoćelije

Trodimenzionalna saćasta struktura ispunjena tlom.

GCO

Geokompoziti

Kombinacija dva ili više proizvoda (npr. drenažna mreža + geotekstili).

GMA

Geomatrace

Trodimenzionalne propusne strukture za zaštitu od erozije.

7

UVOD · FUNKCIJE

Osnovne funkcije geosintetika

Primjena geosintetika u građevinarstvu

01

Ojačanje

Preuzimanje sila zatezanja koje tlo ne može da primi; povećanje nosivosti i stabilnosti.

02

Separacija

Sprječavanje miješanja dva susjedna materijala različite granulacije.

03

Dreniranje

Sakupljanje i odvođenje fluida (voda, gas) u ravni proizvoda.

04

Filtracija

Propuštanje vode upravno na ravan uz zadržavanje čestica tla.

05

Zaštita

Zaštita drugog elementa (npr. geomembrane) od probijanja i oštećenja.

06

Barijera

Sprječavanje proticanja tečnosti i gasova (zaptivanje).

Istaknute funkcije su tema ovog predavanja; jedan proizvod po pravilu ima primarnu i jednu ili više sekundarnih funkcija.

8

UVOD · FUNKCIJE

Vrsta proizvoda i funkcija

Primjena geosintetika u građevinarstvu

LEGENDA

● primarna funkcija

○ sekundarna funkcija

Pregled je orijentacioni — konkretan proizvod treba birati prema deklarisanim svojstvima za zahtijevanu funkciju.

9

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Separacija

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Bez geotekstila

Sa geotekstilom

Nevezani agregat

Meko sitnozrno tlo

• Bez razdjelnog sloja agregat se utiskuje u podlogu, a sitne čestice penetriraju u agregat — gubi se nosivi sloj.
• Geotekstil održava debljinu i drenažnu sposobnost nevezanog sloja.

PROJEKTNI ZAHTJEVI

Preživljavanje ugradnje — otpornost na probijanje (statičko, EN ISO 12236) i dinamičko probijanje padom konusa (EN ISO 13433)

Zadržavanje čestica — karakteristični otvor O₉₀ (EN ISO 12956)

Propusnost — upravno na ravan, veća od propusnosti tla

Trajnost — izloženost UV zračenju tokom ugradnje

Tipično: netkani iglani geotekstili, a pri većim opterećenjima tkani.

10

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Separacija: pregled primjene

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Gotovo svaka primjena geotekstila uključuje i separaciju — ako je geotekstil ne ispunjava, ni ostale funkcije (uključujući primarnu) neće biti ispunjene.
• Separacija ipak nije uvijek sporedna: mnoge situacije zahtijevaju samo separaciju.
• Tipičan slučaj: geotekstil između relativno čvrste posteljice (ispod) i nosivog sloja od kamenog agregata ili tucanika (iznad).
• „Relativno čvrsta” — deformacije posteljice nisu dovoljne da u geotekstilu mobilišu velike napone zatezanja (meko tlo → membransko ojačanje).
• Geotekstil se položi na posteljicu, a kamen se nanese, razastre i zbije. Deformacije su lokalne — oko svakog pojedinačnog zrna.

ZAHTIJEVANA SVOJSTVA

1

Otpornost na pucanje usljed utiskivanja

geotekstil se utiskuje (ispupčuje) u šupljine nosivog sloja

2

Čvrstoća na zatezanje

zrno se utiskuje između dva zrna na geotekstilu

3

Otpornost na probijanje

oštra zrna, korijenje, panjevi, otpaci

4

Otpornost na udar

pad kamena i opreme pri ugradnji

Sve četiri provjere obrađene su sa primjerima na narednim slajdovima.

11

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Otpornost na pucanje usljed utiskivanja u šupljine agregata (burst resistance)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Pritisak u pneumatiku, p

Nosivi sloj od kamena, srednja veličina zrna d_a

Geotekstil

Posteljica

Sl. 2.29 Saobraćajno opterećenje utiskuje geotekstil u šupljine nosivog sloja

Opterećenje od točkova prenosi se kroz kamen i geotekstil na tlo; napregnuto tlo potiskuje geotekstil u šupljine između zrna. Potrebna čvrstoća (Giroud):

p' — napon na geotekstilu (nešto manji od pritiska u pneumatiku p)

d_v ≈ 0,33 d_a — najveći prečnik šupljine

d_a — srednji prečnik zrna

b — širina šupljine, y — ugib geotekstila u šupljinu

Stanje je analogno ispitivanju po Mullen-u (ASTM D3786; EN ISO 13938-1): geotekstil se pritiskom utiskuje u polusferni oblik do pucanja.

12

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Otpornost na pucanje usljed utiskivanja: faktor sigurnosti

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Za ispitivanje po Mullen-u (d_test = 30 mm) izraz glasi:

Uz T_allow = T_ult/ΠRF:

Za d_test = 30 mm, d_v = 0,33 d_a i ΠRF = 1,5 (puzanje nije mjerodavno), d_a u mm:

OZNAKE

p_test — pritisak pri kojem geotekstil puca u ispitivanju (njegova čvrstoća)

d_test — prečnik uređaja za ispitivanje (30 mm)

ΠRF — ukupni redukcioni faktor

13

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Primjer — otpornost na pucanje usljed utiskivanja

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Kamion sa pritiskom u pneumaticima 700 kPa; slabo graduisan agregat, najveće zrno 50 mm; geotekstil sa pritiskom pucanja (Mullen) 2000 kPa; ΠRF = 1,5. Koliki je FS?

Pretpostavka: pritisak se kroz nosivi sloj bitno ne smanjuje (p' ≈ p).

✓ prihvatljivo

Redukcioni faktori (1,5) su već uključeni — dobijeni FS je prihvatljiv.

Prema sl. 2.30 — veličina zrna je presudna. Za slabo graduisan agregat ovo je „najgori slučaj”; sitne čestice ublažavaju zahtjev.

14

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Čvrstoća na zatezanje: deformacija geotekstila

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Nosivi sloj od kamena

Geotekstil

Posteljica

(a) stvarno stanje

(b) analogija: grab ispitivanje zatezanja

Geotekstil je „uklješten” između kamena iznad i tla ispod. Kada se gornje zrno utisne između dva donja, u geotekstilu se mobiliše zatezanje u ravni — analogno grab ispitivanju. Uz S ≈ d/2, najveća dilatacija bez proklizavanja:

Dilatacija ne zavisi od veličine zrna. Kod netkanih geotekstila nema proklizavanja; kod tkanih se proklizavanje vjerovatno javlja, pa je dilatacija znatno manja.

15

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Primjer — čvrstoća na zatezanje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Potrebna sila zatezanja (grab):

(a) potrebna grab sila, uz d_v = 0,33 d_a i f(ε) = 0,52:

(b) faktor sigurnosti:

✓ prihvatljivo

PODACI

Pritisak u pneumaticima: 700 kPa

Najveće zrno: d_a = 50 mm

Grab čvrstoća geotekstila: 500 N

ΠRF = 2,5

f(ε) = 0,52

16

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Otpornost na probijanje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Sl. 2.32 Zrno probija geotekstil pod pritiskom odozgo

Geotekstil mora „preživjeti” ugradnju: oštro kamenje, panjevi, korijenje i otpaci ispod ili iznad njega mogu ga probiti pri zasipanju i pod saobraćajem.

Vertikalna sila na geotekstil koji se postepeno zateže oko ispupčenja:

p' ≈ 100 % pritiska u pneumaticima (tanki slojevi); d_a — srednji prečnik zrna ili predmeta; S₁ — faktor isturenosti; S₂ — faktor razmjere (klip ASTM D4833 prečnika 8 mm); S₃ — faktor oblika.

Tab. 2.13 — preporučene vrijednosti faktora (bezdimenzionalne)

17

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Primjer — otpornost na probijanje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Poluzaobljeno zrno prečnika 25 mm na površini posteljice; kamion sa pritiskom u pneumaticima 550 kPa vozi po nosivom sloju. Geotekstil: sila probijanja 300 N (ASTM D4833), ΠRF = 2,0.

Iz Tab. 2.13 (između krupnog i sitnog poluzaobljenog): S₁ = 0,55; S₂ = 0,50; S₃ = 0,55

✓ prihvatljivo

NAPOMENA

Uzet je puni napon na geotekstilu p' = 550 kPa.

p' u Pa, d_a u m → sila u N.

Provjere probijanja i udara ne odnose se samo na separaciju, već na preživljavanje geotekstila pri ugradnji uopšte.

18

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Otpornost na udar

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Kao i probijanje, otpornost na udar je kriterijum preživljavanja ugradnje. Geotekstil mora podnijeti pad kamena, ali i udare mehanizacije i materijala. Pretpostavlja se slobodan pad (samo gravitaciona energija): kamen G_s = 2,60, prečnika 25–600 mm, sa visine 0,5–5 m.

d_a — prečnik kamena (mm); h — visina pada (m)

Prema sl. 2.33 — dijagram nacrtan iz jednačine 2.31 (logaritamska razmjera).

19

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Otpornost na udar: uticaj podloge

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Faktor modifikacije

CBR (nepotopljen)

Nedrenirana smičuća čvrstoća (kPa)

Sl. 2.34 Faktor modifikacije energije u zavisnosti od nosivosti podloge

KAKO SE KORISTI

Energija iz jednačine 2.31 važi za geotekstil na nepopustljivoj podlozi — najnepovoljniji slučaj.

Kada se tlo ispod geotekstila deformiše, geotekstil može da primi znatno veću energiju.

Zato se energija dijeli faktorom modifikacije sa sl. 2.34, u zavisnosti od CBR-a ili nedrenirane čvrstoće podloge.

Dobijena potrebna energija upoređuje se sa dozvoljenom otpornošću geotekstila na udar (npr. Elmendorf-ovo ispitivanje kidanja ili ispitivanje padom konusa, EN ISO 13433).

20

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Primjer — otpornost na udar

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Kamen prečnika 300 mm pada sa visine 1,5 m na geotekstil. Podloga je slabo tlo, nepotopljen CBR = 4,0. Dozvoljena otpornost geotekstila na udar je 36 J. Koliki je FS?

Za CBR = 4,0 faktor modifikacije iznosi ≈ 13 (sl. 2.34):

✗ nije prihvatljivo

ZAKLJUČAK

Pri padu kamena ove veličine direktno na nezaštićen geotekstil vjerovatno će nastati oštećenja.

Nije uzet u obzir uticaj kontaktne površine: zaobljen kamen je znatno manje opasan od oštrog, uglastog, koji lako presiječe geotekstil.

Provjere probijanja i udara odnose se na preživljavanje geotekstila pri ugradnji uopšte, ne samo na separaciju.

21

FUNKCIJE · SEPARACIJA

Separacija: rezime

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Pucanje (utiskivanje)

FS = 3,5

p = 700 kPa, d_a = 50 mm

Zatezanje (grab)

FS = 2,0

T_reqd = 100 N

Probijanje

FS = 2,9

F_reqd = 52 N

Udar

FS = 0,87

E_reqd = 41,5 J > 36 J

• Separacija je najpotcjenjenija funkcija geotekstila: prisutna je u svakoj primjeni, a rijetko se projektuje zasebno.
• Navedene provjere omogućavaju da se kvantitativno odabere geotekstil za konkretne uslove.
• Ekonomsko opravdanje: duži vijek konstrukcije — u kolovozima geotekstil može udvostručiti ili utrostručiti vijek trajanja. Na probnoj dionici od 40 m (dijelovi sa dva različita geotekstila i bez geotekstila) ni nakon 16 godina nema pukotina na zastoru — praćenje se nastavlja radi poređenja vijeka trajanja.
• Provjere probijanja i udara su kriterijumi preživljavanja ugradnje — važe za sve primjene geotekstila, ne samo za separaciju.

22

FUNKCIJE · OJAČANJE

Ojačanje: kako geosintetik radi u tlu

Primjena geosintetika u građevinarstvu

T

Zatezanje i trenje

Armatura preuzima sile zatezanja; one se u tlo prenose trenjem (i adhezijom) po obje strane kontakta.

q

Membranski efekat

Pri većim deformacijama zategnuta, povijena armatura preuzima dio vertikalnog opterećenja.

Uklještenje zrna

Zrna agregata ulaze u otvore geomreže — bočno ograničenje (lateral restraint) nosivog sloja.

Tlo dobro prima pritisak, a gotovo nikakvo zatezanje — armatura od kompozita „tlo + geosintetik” pravi materijal sa „kohezijom” u pravcu armiranja.

23

FUNKCIJE · HIDRAULIKA

Dreniranje i filtracija

Primjena geosintetika u građevinarstvu

filtracija ⟂ ravni

dreniranje u ravni

tlo

geotekstil

Permitivnost (upravno na ravan)

Transmisivnost (u ravni)

Kriterijum zadržavanja čestica (filter)

k_n, k_p — koeficijenti propusnosti upravno i u ravni; t — debljina

O₉₅ — karakteristični otvor; D₈₅ — prečnik zrna tla; B — koeficijent (zavisi od tla i uslova tečenja)

• Pored zadržavanja, filter mora ostati propusniji od tla (k_g ≥ k_s) i otporan na kolmiranje tokom vijeka.
• Za drenažu kritičan je transmisivitet pod dugotrajnim normalnim naponom (puzanje jezgra geokompozita).

24

UVOD · PRISTUP PRORAČUNU

Projektovanje prema funkciji

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Za svaku funkciju upoređuju se dozvoljena (raspoloživa) i zahtijevana vrijednost svojstva:

Dozvoljena čvrstoća na zatezanje dobija se iz laboratorijske (kratkotrajne) čvrstoće primjenom redukcionih faktora:

T_ult — kratkotrajna čvrstoća širokom trakom (EN ISO 10319)

* orijentacioni rasponi za potporne zidove; tačne vrijednosti daje proizvođač za konkretan proizvod i tlo.

02

Primjena geosintetika za ojačanje (armiranje) tla

Princip armiranog tla

Zidovi i strme kosine

Nasipi na mekom tlu, kolovozi i platforme

26

OJAČANJE TLA

Princip armiranog tla

Primjena geosintetika u građevinarstvu

aktivna zona

zona sidrenja (otporna zona)

ravan loma 45° + φ/2

lice zida

zasip

• Unutar armirane mase razlikuju se aktivna zona (klin koji teži da sklizne) i otporna zona iza potencijalne ravni loma.
• Sila zatezanja u armaturi je najveća blizu ravni loma; armatura se „sidri” trenjem u otpornoj zoni (dužina L_e).
• Armirani blok se ponaša kao koherentna gravitaciona konstrukcija — provjerava se unutrašnja i spoljašnja stabilnost.
• Za zidove umotanog lica (wrap-around) geotekstil se na licu preklapa (dužina L_o).

27

OJAČANJE TLA

Oblasti primjene ojačanja tla

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Potporni zidovi (MSE)

Vertikalni ili gotovo vertikalni zidovi od armiranog tla, sa različitim oblogama lica.

geotekstili, geomreže, trake

Strme armirane kosine

Kosine strmije od prirodnog ugla stabilnosti; manje zauzimanje prostora.

geomreže, geotekstili

Nasipi na mekom tlu

Bazalno ojačanje povećava stabilnost tokom građenja i konsolidacije.

tkani geotekstili visoke čvrstoće, geomreže

Nasipi na šipovima

Platforma za prenos opterećenja na šipove (efekat svoda + membrana).

dvoosne geomreže, geotekstili

Kolovozi i radne platforme

Smanjenje debljine nevezanih slojeva i kolotraga; nosivost na slabom tlu.

geomreže, geoćelije, geotekstili

Temelji

Armirani jastuk ispod plitkog temelja — veća nosivost, manje sliježanje.

geomreže, geoćelije

28

OJAČANJE TLA · ZIDOVI

Zidovi od armiranog tla: obloga lica

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Umotano lice

Wrap-around

Geotekstil ili geomreža se na licu obavija oko sloja zasipa i vraća u tlo. Najjednostavnije i najjeftinije rješenje; lice se štiti od UV zračenja (mlazni beton, vegetacija, naknadna obloga).

Segmentni blokovi

SRW

Suvo slagani betonski blokovi; armatura uklještena između redova blokova. Česti u putogradnji i uređenju terena.

Betonski paneli

montažni / puna visina

Montažni paneli spojeni sa armaturom; ili AB lice izvedeno naknadno, nakon završetka deformacija armiranog bloka.

Gabionsko lice

kamene korpe

Žičane korpe ispunjene kamenom; propusno lice, dobro prilagođavanje deformacijama.

29

OJAČANJE TLA · ZIDOVI

Zid armiran geotekstilom: tok proračuna

Primjena geosintetika u građevinarstvu

1

Bočni pritisci

2

Razmak slojeva

3

Dužina sidrenja

4

Ukupna dužina

5

Preklop na licu

• Pritisci — Rankine, aktivno stanje (K_a); saobraćajno opterećenje po Boussinesq-u (NAVFAC).
• L_R = (H − z)·tan(45° − φ/2) — dužina armature unutar aktivne zone; L_e i L_o najmanje 1,0 m.
• Zatim spoljašnja stabilnost armiranog bloka: prevrtanje, klizanje, nosivost tla, globalna stabilnost.

30

OJAČANJE TLA · ZIDOVI

Spoljašnja stabilnost armiranog bloka

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Prevrtanje

oko nožice zida

FS ≥ 2,0

Klizanje

po kontaktu sa temeljnim tlom

FS ≥ 1,5

Nosivost tla

lom temeljnog tla

FS ≥ 2,0

Globalna stabilnost

klizna površina ispod i iza bloka

FS ≥ 1,3 – 1,5

Armirani blok se tretira kao gravitaciona konstrukcija; aktivni pritisak zasipa iza bloka djeluje na njegovu zadnju ravan.

31

OJAČANJE TLA · NASIPI

Nasipi na mekom tlu: bazalno ojačanje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

nasip

meko temeljno tlo

geotekstil / geomreža

rotacioni lom

MOGUĆI MEHANIZMI LOMA

Bočno razmicanje nasipa po armaturi → trenje na kontaktu

Rotacioni lom kroz nasip i temeljno tlo → sila u armaturi daje dodatni moment otpora

Lom nosivosti / istiskivanje mekog tla

Kidanje ili izvlačenje armature

Prekomjerne deformacije — ograničava se dilatacija armature (tipično ≤ 5–6 %)

Armatura je najviše angažovana tokom građenja; kasnije konsolidacija povećava čvrstoću tla. Često u kombinaciji sa vertikalnim drenovima.

32

OJAČANJE TLA · SAOBRAĆAJNE POVRŠINE

Kolovozi, putevi bez zastora i radne platforme

Primjena geosintetika u građevinarstvu

zastor (ako postoji)

nevezani nosivi sloj

geomreža / geotekstil

slaba posteljica (nizak CBR)

• Bočno ograničenje zrna (uklještenje u otvore geomreže) smanjuje razmicanje nosivog sloja.
• Povećana nosivost posteljice — lom se pomjera ka opštem obliku (N_c ≈ 5,14 umjesto ≈ 3,14 u Giroud–Noiray pristupu).
• Membranski efekat pri većim kolotrazima (putevi bez zastora).

EFEKTI U PRAKSI

• Manja potrebna debljina nevezanog sloja za isti broj prelaza, ili više prelaza za istu debljinu
• Manje kolotraga i troškova održavanja
• Separacija sprječava kontaminaciju agregata sitnim česticama
• Radne platforme za teške mašine (piloti, kranovi) na slabom tlu
• Efekat najizraženiji na mekoj posteljici; na krutoj podlozi znatno manji

33

OJAČANJE TLA

Armirano tlo: prednosti i ograničenja

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Prednosti

• Često niža cijena od AB potpornih zidova, posebno pri većim visinama
• Fleksibilnost — toleriše diferencijalna sliježanja
• Povoljno ponašanje pri seizmičkom opterećenju
• Brza gradnja, jednostavna oprema, lokalni materijal za zasip
• Mogućnost ozelenjavanja lica

Ograničenja

• Puzanje polimera — mjerodavna dugotrajna čvrstoća
• Osjetljivost na UV zračenje i požar kod izloženog lica
• Zahtijeva kvalitetan, dobro zbijen i dreniran zasip
• Potreban prostor iza lica (dužina armature ≈ 0,7 H)
• Oštećenja pri ugradnji — kontrola kvaliteta na gradilištu

03

Geotekstili

Razvoj, polimeri, vlakna i vrste

Proizvodnja tkanih i netkanih geotekstila

Funkcije: separacija, ojačanje, filtracija, dreniranje

35

GEOTEKSTILI

Geotekstili: razvoj, polimeri i vlakna

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Razvoj: kraj 1950-ih — tkani geotekstili kao filteri ispod obaloutvrda (SAD); kraj 1960-ih — netkani iglani (Rhône-Poulenc, Francuska) za puteve, ispod zastora pruga, u nasipima — i kao drenaža u ravni; ICI Fibres — netkani termički vezani. Konferencije od 1977. (Pariz), danas IGS.
• Polimeri: polipropilen ≈ 92 %, poliester ≈ 5 %, polietilen ≈ 2 %, poliamid ≈ 1 %. PP i PE su lakši od vode (ρ ≈ 0,91–0,96) — plutaju.
• Vlakna: rastop polimera se istiskuje kroz mlaznicu (spinneret), hladi i isteže — istezanjem rastu čvrstoća i modul, a izduženje opada. Finoća: denier (g na 9000 m), tex (g na 1000 m).
• Kratka vlakna (staple) 25–100 mm se predu u pređu; trake (slit-film) se dobijaju rezanjem folije.
• Za proizvodnju su bitni: vrsta polimera, vrsta vlakna i struktura tkanine.

Sl. 1.12 Pet osnovnih tipova vlakana (pređe) za geotekstile

36

GEOTEKSTILI

Vrste geotekstila i njihova struktura

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Tkani

• Izrađuju se na razboju: osnova (warp) = mašinski pravac (MD), potka (weft) = poprečni pravac (CMD), rub = selvedge.
• Vezovi: platneni (1/1, najčešći), panama (basket), keper (twill); atlas (satin) se ne koristi.
• Od monofilamenta, multifilamenta ili traka (slit-film).

Netkani

• Četiri koraka: priprema vlakana → formiranje sloja (web) → vezivanje → dorada.
• Spunbond: kontinualno, od granulata do role; ili od kratkih vlakana (kardiranje).
• Iglanje (najčešće), smolom (akril) ili termički (topljenjem na ukrštanjima — kruće, veća čvrstoća pri manjoj masi).

ZAŠTO JE STRUKTURA VAŽNA

Struktura određuje mehanička i hidraulička svojstva: tkani — visok modul, mala izduženja, mali transmisivitet; netkani iglani — velika izduženja, deblji, propusni i u ravni (drenaža). Pleteni geotekstili se rijetko koriste.

Sl. 1.13 Mikrofotografije (a ×5, ostale ×30)

37

GEOTEKSTILI

Proizvodnja geotekstila

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Tkanje (sl. 1.14)

• Brdo podiže i spušta niti osnove i stvara prolaz kroz koji čunak provlači nit potke; gotova tkanina se namotava na vratilo.
• Pravac osnove = mašinski pravac (MD) — po pravilu veća čvrstoća.

Spunbond postupak (sl. 1.15)

• Granulat → ekstruzija → vlakna se istežu → polaganje na traku → vezivanje (iglanje, termički ili smolom) → namotavanje.
• Orijentacija vlakana: rotacijom mlaznice, strujom vazduha, brzinom trake.

Iglanje (sl. 1.16)

• Igle ≈ 75 mm sa 3–4 kukice prolaze kroz sloj vlakana i mehanički ih prepliću (najčešći način vezivanja netkanih).
• Do 750 g/m² u jednom prolazu; slaganjem slojeva > 2000 g/m².

38

GEOTEKSTILI · FUNKCIJE

Funkcije geotekstila: separacija i ojačanje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

SEPARACIJA

Bez geotekstila sitno tlo ulazi u pore agregata (gubi se drenaža), a agregat tone u tlo (gubi se nosivost) — „žrtvovani agregat”.

OJAČANJE

TRIAKSIJALNI OPITI (BROMS)

1 — samo pijesak; 2 — geotekstil na krajevima (neaktivne zone): nema efekta; 3 — u sredini; 4 — u trećinama: najveće povećanje čvrstoće.

Mehanizmi ojačanja: membranski (meko tlo), smičući (τ = c_a + σ_n tanδ), sidrenje (tlo s obje strane).

39

GEOTEKSTILI · FUNKCIJE

Filtracija: propusnost, zadržavanje tla, kompatibilnost

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Tečnost teče upravno na ravan geotekstila, a tlo uzvodno mora biti zadržano — istovremeno se traži otvorena struktura (propusnost) i gusta struktura (zadržavanje), i to tokom cijelog vijeka.

Propusnost — permitivnost

• k_n — koeficijent propusnosti upravno na ravan, t — debljina pri datom pritisku
• Debljina se mijenja pod opterećenjem, pa se koristi ψ (s^-1)
• Neki projektanti traže k_geotekstila ≥ (0,1; 1 ili 10) · k_tla

Zadržavanje tla — O₉₅

• Prevelike pore → tlo se ispira (piping), nastaju šupljine i vrtače
• O₉₅ — AOS (SAD, suvo sijanje) ili FOS (Evropa, Kanada, mokro sijanje)
• AASHTO: ≤ 50 % prolaza kroz sito br. 200 → O₉₅ < 0,60 mm; > 50 % → O₉₅ < 0,30 mm
• Carroll: O₉₅ < (2 do 3) · d₈₅

Dugoročna kompatibilnost

• Krupnija frakcija tla formira prirodni filter uzvodno
• Rizici: blokiranje, kolmiranje, biološko začepljenje
• Procjedne vode sa mnogo suspendovanih čestica: tkani sa POA ≥ 10 % ili netkani sa poroznošću > 50 %
• Mehanizmi — sl. 2.5 (naredni slajd)

40

GEOTEKSTILI · FUNKCIJE

Dreniranje i mehanizmi kompatibilnosti tla i geotekstila

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Tečnost teče u ravni geotekstila; zadržavanje tla i dugoročna kompatibilnost se ocjenjuju kao kod filtracije (sl. 2.5).

TRANSMISIVNOST

k_p — propusnost u ravni

Debeli netkani iglani — najbolji za drenažu (ali najviše se sabijaju); geomreže i geokompoziti provode znatno više.

04

Laboratorijska ispitivanja geotekstila

Fizička svojstva: masa, debljina, kompresibilnost

Mehanička: zatezanje, trenje, izvlačenje

Hidraulička: AOS, permitivnost, transmisivnost

42

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · FIZIČKA SVOJSTVA

Fizička svojstva geotekstila

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Specifična težina polimera: PP 0,91; PE 0,90–0,96; PA 1,05–1,14; PET 1,22–1,38; PVC 1,69 (staklo 2,54; tlo 2,4–2,9; čelik 7,87).
• Masa po jedinici površine („težina”), g/m² — ASTM D5261, ISO 9864; tačnost 0,01 % mase. Uobičajeno 150–750 g/m², i preko 2000 g/m². Cijena i mehanička svojstva rastu sa masom.
• Debljina — ASTM D5199 pri 2,0 kPa, tačnost 0,02 mm; ISO 9863 pritisak po izboru. Uobičajeno 0,25–3,5 mm; više opisno nego projektno svojstvo.
• Krutost (savijanje pod sopstvenom težinom, ASTM D1388, mg·cm) — bitna za ugradnju na vrlo mekom tlu (CBR ≤ 0,5: i do 25 000 mg·cm).
• Kompresibilnost — debljina pri rastućem normalnom naponu. Mala kod tkanih i termički vezanih; velika kod netkanih iglanih i raste sa masom — smanjuje transmisivnost.

Sl. 2.6 Kompresibilnost različitih geotekstila (NW-NP — netkani iglani; NW-HB — netkani termički vezani)

Ova ispitivanja se obično smatraju „indeksnim” (geotekstil sam za sebe); standardi: ASTM i ISO, djelimično preuzeti iz tekstilne industrije.

43

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · MEHANIČKA SVOJSTVA

Zatezna čvrstoća i Primjer 2.5

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Sl. 2.7 Svi uzorci PP, 200 × 100 mm, ASTM D4595

Uzorak u čeljustima se isteže konstantnom brzinom (CRE) do loma. Iz dijagrama: čvrstoća T_max, izduženje ε_f, žilavost (površina ispod krive) i modul (nagib početnog dijela). Napon je u kN/m — debljina se pri istezanju mijenja.

Primjer 2.5 — kriva D (netkani termički vezan), t = 0,33 mm:

Žilavost je ovdje približno ½ T_max ε_f (umjesto površine ispod krive).

44

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · MEHANIČKA SVOJSTVA

Modul geotekstila: tri načina određivanja (Primjer 2.6)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Početni tangentni

Nagib početnog, približno linearnog dijela — tkani geotekstili i netkani termički vezani.

Pomjereni tangentni

Kada je početni dio vrlo blag (netkani iglani, kriva E): y-osa se pomjera do produžetka linearnog dijela.

Sekantni

Prava od koordinatnog početka do tačke pri zadatoj deformaciji (npr. 10 %) — izbjegava proizvoljnost.

Netkani iglani geotekstil E (sl. 2.7), t = 0,63 mm:

Vrijednost „modula” zavisi od izabrane definicije — u izvještaju je uvijek treba navesti.

45

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · MEHANIČKA SVOJSTVA

Ispitivanje zatezanja: oblik i veličina uzorka

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Sl. 2.8 Najčešće veličine uzoraka

• „Grab” (ASTM D4632): uzorak 100 × 150 mm, čeljusti hvataju samo srednjih 25 mm. Najrašireniji — kontrola kvaliteta proizvodnje i specifikacije.
• Uska traka (ASTM D751): 25 ili 50 mm — istraživanja, malo materijala.
• Široka traka (ASTM D4595, ISO 10319): 200 mm široka, 100 mm između čeljusti — za projektovanje. Kod uskih uzoraka netkani se jako sužavaju (Poissonov efekat) i daju nerealne vrijednosti.
• Vrlo široka traka: 1000 mm, L = 0,5 W.
• Ne postoji univerzalna veza između rezultata različitih uzoraka — vrstu uzorka uvijek navesti.
• Čeljusti: standardne do ≈ 50 kN/m, prilagođene do ≈ 90 kN/m; iznad — klinaste, „split barrel” ili valjkaste (capstan).
• U tlu (bočno ograničenje) netkani iglani pokazuju veću čvrstoću i modul nego u vazduhu.

46

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · MEHANIČKA SVOJSTVA

Trenje na kontaktu tlo–geotekstil

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Sl. 2.13 Direktno smicanje kontakta: uređaj, rezultati i anvelope loma

Geotekstil se pričvrsti za jednu polovinu kutije, tlo je u drugoj; nakon konsolidacije pod σ_n smiče se do klizanja. Opit se ponavlja pri više napona:

• Efikasnost E ≤ 100 %: ako je kontakt jači od tla, lom ide kroz tlo.
• Vršna ili rezidualna? Vršna uz uobičajen FS ako pomjeranja ne prelaze vršno; inače manja — u granici rezidualna (kritično kod obloga deponija).
• ASTM D5321, ISO 12957: kutija 300 × 300 mm; za geotekstile Koerner smatra dovoljnom i 100 × 100 mm.
• Bitnije: stvarno tlo i proizvod, gustina i vlažnost, pričvršćenje geotekstila, saturacija i tečnost, brzina smicanja, pomjeranje do rezidualne čvrstoće.

47

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · MEHANIČKA SVOJSTVA

Izvlačenje (sidrenje) i uglovi trenja (Tab. 2.5)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Geotekstil je između dva sloja tla i izvlači se iz kutije; normalni napon mobiliše otpor na obje strane.
• Moguće je koristiti zbir otpora iz direktnog smicanja za obje strane — ali nije na strani sigurnosti.
• Izvlačenje daje manje vrijednosti od zbira: zategnut geotekstil se jako deformiše, a zrna se preorijentišu u stanje manje čvrstoće.
• Ako su zrna sitnija od otvora geotekstila, efikasnost je visoka; ako nisu — može biti niska.

Vršni uglovi trenja tlo–geotekstil, adhezija = 0; u zagradi efikasnost tanδ/tanφ (Martin i dr.)

NAPOMENA

Većina geotekstila mobiliše veliki dio trenja tla. Ipak, ove vrijednosti ne koristiti za kritične projekte — ispitati stvarno tlo i proizvod u uslovima projekta.

48

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · IZVLAČENJE GEOMREŽA (POREĐENJE)

Izvlačenje geomreža: mehanizmi otpora (Primjer 3.1)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Kod geomreža tlo prolazi kroz otvore — otpor izvlačenju može daleko premašiti otpor iz direktnog smicanja.
• Tri komponente (sl. 3.4): smicanje po podužnim rebrima, smicanje po poprečnim rebrima i pasivni otpor (nosivost) ispred poprečnih rebara — često dominantan.

Primjer 3.1 — idealizovana kruta geomreža 0,90 × 0,30 m, rebra 15 × 3,5 mm (6 podužnih, 9 poprečnih); τ = 25 tan30° = 14,4 kPa, q₀ = 800 kPa

nosivost ispred rebara

A — ukupni otpor izvlačenju

LR_s — smicanje po podužnim rebrima

TR_s — smicanje po poprečnim rebrima

TR_b — pasivni otpor (nosivost) poprečnih rebara

DIREKTNO SMICANJE GEOMREŽA (TAB. 3.2)

Dobro graduisan pijesak, φ = 44°: dvoosne geomreže 96–107 %, jednoosne 72–96 % — lom ide uglavnom kroz tlo.

Optimalan prenos smicanja (Sarsby): B_GG > 3,5 d₅₀ (B_GG — najmanja širina otvora).

49

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · IZVLAČENJE GEOMREŽA (POREĐENJE)

Opit izvlačenja geomreže iz tla (sl. 3.5)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Geomreža je ugrađena u tlo u velikoj kutiji (npr. 1,90 × 0,91 × 1,10 m); normalni napon se nanosi vazdušnim jastukom, a geomreža se izvlači hidrauličnom presom, uz mjerenje sile dinamometrom.
• Kutija dovoljno duboka — za šljunkovito tlo ≈ 300 mm tla iznad i ispod geomreže.
• Kutija dovoljno duga (najmanje 1,0 m) da se napon u geomreži potpuno prenese na tlo.
• Geomreža se hvata unutar tla, kroz rukavac — inače bi prednji zid kutije davao dodatni pasivni otpor.
• Velike sile → jaka i dobro ukrućena konstrukcija i sistem za izvlačenje velike nosivosti.
• Pomjeranja duž geomreže prate se čeličnim žicama (telltales) pričvršćenim za čvorove i komparatorima iza kutije, ili mjernim trakama na rebrima.
• Vjerovatno najsloženiji i najskuplji performansni opit geosintetika (danas ASTM D6706, EN 13738).

50

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · IZVLAČENJE GEOMREŽA (POREĐENJE)

Koeficijent interakcije C_i (sl. 3.6, Primjer 3.2)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Za lom izvlačenjem cijele trake (sheet pullout):

A — otpor izvlačenju po jedinici širine (kN/m)

L_e — dužina ugradnje geomreže (m); σ'_n — efektivni normalni napon (kPa)

φ' — efektivni ugao trenja samog tla (ne kontakta)

KOEFICIJENT INTERAKCIJE Cᵢ

Bezdimenzionalan; poredi otpor izvlačenju sa smičućom čvrstoćom tla na obje strane. Specifičan za tlo i uslove opita; koristi se za proračun sidrenja iza ravni loma. Opit „hvata” i čvrstoću čvorova u stvarnim uslovima — slabi čvorovi daju nizak C_i.

Primjer 3.2 — geomreža „A” (sl. 3.6a): L = 0,92 m; 300 mm tla γ = 19 kN/m³ + 70 kPa; φ' = 35°; A_ult = 80 kN/m

Sl. 3.6 Izvlačenje pri 69 kPa, 1,5 mm/min, L = 0,92 m; krive — mjerne žice na rastojanju od čela

51

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · HIDRAULIČKA SVOJSTVA

Hidraulička svojstva: poroznost, POA i AOS (O₉₅)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

m — masa (g/m²), ρ — gustina, t — debljina; poroznost zavisi od debljine, dakle i od napona

• POA (procenat otvorene površine) — samo tkani monofilament: 0–36 %, obično 6–12 % (projekcija svjetla kroz uzorak).
• AOS / EOS (ASTM D4751, USACE 1970-ih): suvo sijanje staklenih kuglica kroz geotekstil; veličina kod koje prolazi 5 % → O₉₅ (mm). AOS je broj sita najbližeg O₉₅ — što veći broj, to manji otvor.
• Slabosti suvog sijanja: test je suv; kuglice ostaju zarobljene u debelim netkanim; elektrostatika; razmicanje traka; neosjetljiv na promjene strukture; daje samo jednu tačku krive pora.
• Mokro sijanje (Kanada CGSB-148.1, Francuska, Njemačka, ISO 12956 — FOS) reprezentativnije je; savremene metode: tačka mjehura, živina porozimetrija, analiza slike.

Tab. 2.6 (izvod) — US sita i otvori. Istaknuto: AOS 30 i 50 iz kriterijuma AASHTO.

52

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · HIDRAULIČKA SVOJSTVA

Permitivnost — propusnost upravno na ravan

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• ASTM D4491 (≈ ISO 11058): uređaj sa sl. 2.16, konstantan nivo pri Δh = 50 mm; deaerisana voda (O₂ < 6,0 mg/l).
• Rasponi: ψ = 0,02–2,2 s^-1; k_n = 8·10^-6 – 2·10^-3 m/s.
• Obični permeametri za tlo nisu pogodni — premali izlazi za protok kroz geotekstil.
• Pod opterećenjem (ASTM D5493): tkani monofilament — bez promjene ili blagi rast; netkani termički vezani — bez promjene ili blagi pad; netkani iglani — blagi do umjeren pad.

Sl. 2.16 Uređaj za mjerenje permitivnosti (protok upravno na ravan)

53

ISPITIVANJE GEOTEKSTILA · HIDRAULIČKA SVOJSTVA

Transmisivnost — propusnost u ravni

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• ASTM D4716 / ISO 12958 (paralelni tok) — pogodni za geomreže i geokompozite, ali glomazni i skloni curenju uz zidove za male protoke geotekstila → preporučuje se radijalni uređaj (sl. 2.17).
• Transmisivnost opada sa normalnim naponom (sabijanje), a nakon ≈ 100 kPa se ustaljuje; raste sa masom (brojem slojeva).
• Isti uređaj mjeri i protok gasa (vazduh, metan, radon) u ravni.

Tab. 2.7 Tipične vrijednosti pri 40 kPa (Gerry i Raymond)

Sl. 2.17 Uređaj za transmisivnost (radijalni tok u ravni)

05

Primjena geosintetika kod deponija čvrstog otpada

Geomembrane: vrste, proizvodnja, ispitivanja

Procjedne vode, gas i razvoj sistema obloga

Odvođenje procjednih voda, stabilnost, prekrivač

55

DEPONIJE · GEOMEMBRANE

Geomembrane: definicija, razvoj i vrste

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Geomembrana je tanka, „relativno nepropusna” polimerna folija — funkcija: barijera za tečnosti i gasove.
• Ništa nije apsolutno nepropusno: zbijena glina ima k ≈ 1·10^-9 m/s, a ekvivalentna difuziona propusnost geomembrane je reda 10^-11 m/s i manja.
• Razvoj: prve geomembrane su bile od butil gume (rezervoari); PE se proizvodi od 1943, PVC od 1939; CSPE za rezervoare i deponije od kraja 1960-ih; od 1980-ih dominiraju termoplasti (izuzetak EPDM).
• Termoplasti omekšavaju zagrijavanjem i vraćaju svojstva hlađenjem → šavovi se izvode toplotom, ekstruzijom ili hemijski.

PRIMJENE (IZBOR)

Deponije (dno i prekrivač), jalovišta i luženje ruda, akumulacije i kanali, brane (vodonepropusni ekran), tuneli, rezervoari pitke vode, barijere za radon i pare ispod objekata.

56

DEPONIJE · GEOMEMBRANE

Proizvodnja geomembrana: ekstruzija

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Sirovine: polimer (smola) + aditivi — antioksidansi, čađ, stabilizatori, omekšivači, punila, maziva.
• Tri načina (sl. 1.19): ekstruzija, kalandriranje, nanošenje premaza na tkaninu.
• HDPE, LLDPE i fPP — ekstruzija: granulat + koncentrat (čađ, stabilizatori) → puž sa zonama punjenja, sabijanja i doziranja → mlaznica.
• Ravna mlaznica (cast sheet): debljina 0,75–3,0 mm, širina 1,8–4,6 m (do 9,5 m sa dva ekstrudera).
• Kružna mlaznica (blown sheet): cilindar obima do 10 m i visine 30–40 m, koji se uzdužno razreže i razvije.
• Kontrola kvaliteta proizvodnje (MQC) i obezbjeđenje kvaliteta (MQA) — mnogo učesnika: proizvođači smole i aditiva, proizvođač folije, izrađivač panela, izvođač.

Sl. 1.20 Ekstruder sa jednim pužem

Sl. 1.22 Kružna mlaznica: shema i „mjehur” folije

57

DEPONIJE · GEOMEMBRANE

Teksturisanje i kalandriranje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Sl. 1.24 Četiri načina teksturisanja HDPE, LLDPE i fPP geomembrana

• Teksturisanje povećava trenje na kontaktu (stabilnost na kosinama): koekstruzija sa azotom (najčešće), nanošenje vrućih PE čestica, laminacija PE pjenom (rijetko, skupo), strukturiranje valjcima sa šarom (često u Evropi).
• Rubovi rolne (≈ 150–300 mm) ostaju glatki radi zavarivanja.

Sl. 1.25 Kalandriranje u više slojeva

• Kalandriranje (PVC, CSPE, armirane CSPE-R i fPP-R): miješanje i zagrijavanje → valjanje → folija; između slojeva može se umetnuti mrežica (scrim). Širina 2–3 m; u fabrici se spajaju u panele i isporučuju složeni harmonika.
• Nanošenje premaza na tkaninu; EPDM — kalandriranje i vulkanizacija u autoklavu.

58

DEPONIJE · GEOMEMBRANE

Najvažnija ispitivanja geomembrana

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Zahtijevane vrijednosti za HDPE i LLDPE daju generičke specifikacije (npr. GRI-GM13 i GRI-GM17), a EU zemlje imaju i svoje (npr. BAM smjernice u Njemačkoj).

59

DEPONIJE · UVOD

Deponije čvrstog otpada: značaj i problemi

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Odlaganje na deponije ostaje osnovni način zbrinjavanja otpada, uprkos reciklaži i spaljivanju: u SAD se deponuje ≈ 55 % komunalnog otpada, u nekim zemljama OECD-a i preko 90 %; u svijetu ≈ 500 miliona tona godišnje.
• Pored komunalnog i opasnog otpada: pepeo iz spalionica i termoelektrana, zagađeni riječni i lučki sedimenti, mulj iz postrojenja za prečišćavanje, ostaci iz luženja ruda, građevinski otpad.
• Od 1982. geomembrane su osnovna strategija zadržavanja (containment) ovih materijala.

Podaci iz izvora (Koerner, oko 2005.) — za aktuelne vrijednosti vidjeti Eurostat / nacionalne izvještaje.

Procjedne vode

Vlaga iz otpada + kiša i snijeg → tečnost krajnje promjenljivog i često vrlo agresivnog sastava; bez obloge dospijeva do podzemnih i površinskih voda.

Deponijski gas

Razgradnja organskog otpada: CH₄ i CO₂ — zagađenje vazduha, eksplozivnost, potiskivanje prekrivke.

Stabilnost i sliježanje

Lomovi po kontaktima u oblozi i kroz otpad; sliježanje otpada 5–30 % u 20 godina.

60

DEPONIJE · UVOD

Procjedne vode i ograničenja glinene obloge

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Izvod iz Tab. 5.16 (18 komunalnih i 3 deponije opasnog otpada, SAD)

ZBIJENA GLINA (CCL) — DO POČETKA 1980-IH

Dobra glina: k ≈ 1·10^-6 – 5·10^-8 cm/s.

Nedostatak 1: debljina 600–1500 mm oduzima koristan prostor (airspace) deponije.

Nedostatak 2: hemijske reakcije i skupljanje gline pri kontaktu sa koncentrovanim organskim rastvaračima (ksilen, metanol, anilin, sirćetna kiselina).

EPA, 1982: „Sprječavanje (geomembranama), a ne umanjenje (zbijenom glinom) migracije procjednih voda daje bolje rezultate za deponije opasnog otpada.”

61

DEPONIJE · PROPISI

Minimalni zahtjevi za sisteme obloga: poređenje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

1·10^-7 cm/s = 1·10^-9 m/s. ALR — dozvoljena stopa curenja (action leakage rate); CQA — obezbjeđenje kvaliteta građenja.

62

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA

Razvoj sistema obloga deponija (SAD, od 1982.)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

GM — geomembrana; GN — drenažna geomreža; GT — geotekstil; GC — geokompozit; CCL — zbijena glina; GCL — geosintetička glinena obloga

63

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA · SL. 5.40

(a) Jednostruka obloga od gline

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Otpad

Filtarski sloj tla

Šljunak sa perforiranom cijevi

Glina

Temeljno tlo

Sl. 5.40 (a) — prema Koerner (natpisi prevedeni)

prije 1982.

• Najbolje čemu se moglo nadati prije 1982: drenažni šljunak sa perforiranim cijevima i filtarsko tlo iznad sloja zbijene gline.
• Nije bilo propisa o debljini ni o propusnosti gline.
• Curenje se moglo otkriti samo osmatračkim bunarima nizvodno od deponije.

64

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA · SL. 5.40

(b) Jednostruka geomembrana

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Otpad

Filtarski sloj tla

Šljunak sa perforiranom cijevi

Geomembrana

Temeljno tlo

Sl. 5.40 (b) — prema Koerner (natpisi prevedeni)

1982.

• Posljedica propisa EPA iz 1982: prevencija migracije procjednih voda geomembranom.
• Glina je „izbačena” iz presjeka.
• Nema sistema za detekciju curenja.

65

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA · SL. 5.40

(c) Dvostruka geomembrana

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Otpad

Filtarski sloj tla

Šljunak sa perforiranom cijevi

Primarna geomembrana

Šljunak sa perforiranom cijevi

Sekundarna geomembrana

Temeljno tlo

Sl. 5.40 (c) — prema Koerner (natpisi prevedeni)

1983.

• Uvedena redundantnost: dvije geomembrane.
• Između njih je sistem za detekciju curenja (šljunak sa cijevima): tečnost koja prođe kroz primarnu oblogu otkriva se i mjeri.
• CCL je izostavljena zbog studije sa čistim hemikalijama u krutozidnim permeametrima — kasnije se pokazalo da je bila metodološki manjkava.

66

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA · SL. 5.40

(d) Jedna geomembrana + jedna kompozitna obloga

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Otpad

Filtarski sloj tla

Šljunak sa perforiranom cijevi

Primarna geomembrana

Šljunak sa perforiranom cijevi

Sekundarna geomembrana

Sekundarna kompozitna

obloga

Glina

Temeljno tlo

Sl. 5.40 (d) — prema Koerner (natpisi prevedeni)

1984.

• Zbijena glina se vraća kao donji dio sekundarne kompozitne obloge (GM/CCL).
• Giroud i Bonaparte: kompozitne obloge sa tijesnim kontaktom GM i gline daju vrlo male stope curenja.
• Problem: stabilnost drenažnog tla na geomembrani na kosinama.

67

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA · SL. 5.40

(e) … sa drenažnom geomrežom

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Otpad

Filtarski sloj tla

Šljunak sa perforiranom cijevi

Primarna geomembrana

Drenažna geomreža

Sekundarna geomembrana

Sekundarna kompozitna

obloga

Glina

Temeljno tlo

Sl. 5.40 (e) — prema Koerner (natpisi prevedeni)

1985.

• Drenažna geomreža (geonet) zamjenjuje šljunak i cijevi u sistemu za detekciju curenja.
• Rješava stabilnost na kosinama i štedi korisni prostor deponije.
• Perforirane cijevi u ovom sloju više nisu potrebne.

68

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA · SL. 5.40

(f) Dvostruka kompozitna obloga

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Otpad

Filtarski sloj tla

Šljunak sa perforiranom cijevi

Primarna geomembrana

Primarna kompozitna obloga

Glina

Geotekstil

Drenažna geomreža

Sekundarna geomembrana

Sekundarna kompozitna

obloga

Glina

Temeljno tlo

Sl. 5.40 (f) — prema Koerner (natpisi prevedeni)

1987.

• Kompozitna obloga GM/CCL i kao primarna obloga — ako je najbolja za sekundarnu, zašto ne i za primarnu?
• Nedostaci: CCL iznad geomreže se teško ugrađuje i zbija.
• Konsolidaciona voda iz gline pri nanošenju otpada otežava tumačenje curenja.

69

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA · SL. 5.40

(g) Dvostruka kompozitna sa GCL

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Otpad

Filtarski sloj tla

Šljunak sa perforiranom cijevi

Primarna geomembrana

GCL

Primarna

kompozitna

obloga

Geotekstil

Drenažna geomreža

Sekundarna geomembrana

Sekundarna kompozitna

obloga

Glina

Temeljno tlo

Sl. 5.40 (g) — prema Koerner (natpisi prevedeni)

1989.

• GCL kao donji dio primarne kompozitne obloge (GM/GCL): nema konsolidacione vode, a štedi se prostor.
• Terenski podaci iz 287 ćelija sa dvostrukom oblogom: GM sama — najveće curenje; GM/CCL — gotovo isto (konsolidaciona voda); GM/GCL — najmanje, gotovo zanemarljivo nakon završetka odlaganja.

70

DEPONIJE · SISTEMI OBLOGA · SL. 5.40

(h) Dvostruka kompozitna sa GCL, geomrežom i geokompozitom

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Otpad

Geotekstil

Drenažni geokompozit

Primarna geomembrana

GCL

Primarna

kompozitna

obloga

Geotekstil

Drenažna geomreža

Sekundarna geomembrana

Sekundarna kompozitna obloga

(zbijena glina i/ili GCL)

Glina

Temeljno tlo

Sl. 5.40 (h) — prema Koerner (natpisi prevedeni)

1991.

• Drenažni geokompozit (ili geomreža) za sakupljanje procjednih voda iznad primarne obloge, naročito na kosinama.
• Geosintetici su zamijenili prirodna tla u cijelom presjeku, osim donjeg dijela sekundarne obloge (CCL direktno na temeljnom tlu).
• Gdje nema kvalitetne gline: sekundarna obloga GM/GCL/CCL.

71

DEPONIJE

Primjer — vrijednost uštedjenog prostora

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Ćelija deponije površine 5 ha: sloj pijeska debljine 300 mm za detekciju curenja zamjenjuje se drenažnom geomrežom debljine 5 mm (tehnička ekvivalentnost je dokazana). Taksa za odlaganje je 80 $/m³. Kolika je ušteda?

Za 1 ha (10 000 m²) i 80 $/m³:

ZAKLJUČAK

Korisni prostor (airspace) je najvrjedniji „proizvod” deponije.

Još veća ušteda postiže se zamjenom CCL debljine 600–900 mm sa GCL debljine 7–10 mm.

72

DEPONIJE · SAKUPLJANJE PROCJEDNIH VODA

Nagib dna i odvođenje procjednih voda

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Dno deponije mora obezbijediti gravitaciono tečenje do najniže tačke — šahta (sump), i za sakupljanje procjednih voda i za detekciju curenja.
• Velike lokacije: nagib ≥ 2 %; male lokacije ili visok nivo podzemne vode: 0,5–1 % (teško i skupo izvesti).
• Oblik dna: V-oblik (cijevi po sistemu „riblje kosti”) ili harmonika (kada se sve cijevi moraju kontrolisati i ispirati).
• Loše izveden nagib → procjedne vode se zadržavaju iznad geomembrane i difuzijom prolaze kroz nju.

Za detekciju curenja: HDPE cijev Ø 100–150 mm između obloga, od malog šahta uz kosinu; izmjerena količina upoređuje se sa ALR prema planu reagovanja (RAP).

73

DEPONIJE · SAKUPLJANJE PROCJEDNIH VODA

Odvođenje procjednih voda iz šahta (sl. 5.42)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

(a) Gravitaciono, iz dna šahta — prodor kroz oblogu na najnižoj tački

(b) Vertikalni šaht kroz otpad — opasnost od negativnog trenja

(c) Bočna cijev uz kosinu do objekta za crpljenje — preporučeno

BOČNA CIJEV (SIDEWALL RISER)

HDPE cijev ≈ 300–600 mm se završava perforiranim T-komadom u šljunku šahta (5–10 m), ispod je zaštitni list geomembrane.

Pumpa se spušta kroz cijev iz objekta na vrhu kosine i vadi radi održavanja; nivo procjednih voda ≤ 300 mm.

74

DEPONIJE · DETEKCIJA CURENJA

Sistem za detekciju curenja (sl. 5.44)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

(a) Pogled duž kosine

(b) Poprečni presjek duž kosine

• Između primarne i sekundarne obloge: drenažna geomreža (ili pijesak) do malog šahta u sekundarnoj oblozi.
• HDPE cijev Ø 100–150 mm vodi uz kosinu; kroz primarnu oblogu prolazi pri vrhu kosine — manžetna se pažljivo zavaruje.
• Tečnost se crpi malom potopnom pumpom ili posudom; količina se mjeri: promjenom nivoa, mjeračem protoka, prevrtnom posudom (tipping bucket) ili prelivom.
• Izmjerena količina se poredi sa ALR (dozvoljena stopa curenja) iz plana reagovanja (RAP).
• Količina zavisi od: izvođača i radne snage, kvaliteta CQA, rada deponije, lokacije i hidrologije, tipa primarne obloge (GM/GCL — najmanje).

75

DEPONIJE · GEOMEMBRANA

Geomembrana: izbor materijala i debljina

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Procjedne vode su krajnje raznolike → hemijska kompatibilnost se provjerava inkubacijom u stvarnoj ili sintetizovanoj procjednoj vodi (ASTM D5322), a zatim ispitivanjem svojstava (ASTM D5747).
• Za agresivne procjedne vode bira se HDPE — u većem dijelu Evrope jedini dozvoljeni polimer.

SLABOSTI HDPE I RJEŠENJA

Pucanje pod naponom (visoka kristalnost) → ispitivanje NCTL

Talasi zbog krutosti i toplotnog širenja → teži tijesan kontakt sa CCL/GCL

Malo trenje glatke površine → teksturirana HDPE

Slabo osnosimetrično izduženje → koekstrudirana HDPE/LLDPE/HDPE

Potrebna debljina (isti izraz kao za akumulacije):

σ_n — napon od otpada; x — dužina mobilisane deformacije

δ_U, δ_L — ugao trenja sa materijalom iznad / ispod

σ_allow — dozvoljeni napon geomembrane

β — ugao sliježanja koji mobiliše zatezanje

Proračunata debljina upoređuje se sa propisanim minimumom (SAD: 0,75 mm, HDPE 1,5 mm; Njemačka: HDPE 2,0 mm). Sekundarna geomembrana treba da bude iste debljine i vrste kao primarna.

76

DEPONIJE

Primjer — potrebna debljina HDPE geomembrane

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Glatka HDPE primarna geomembrana ispod deponije visine 50 m, γ otpada = 12,5 kN/m³. Lokalno sliježanje tla daje ugao deformacije obloge 20°. Iznad je drenažni pijesak, ispod drenažna geomreža.

→ mjerodavan propis: 1,5 mm (SAD) / 2,0 mm (DE)

ULAZNI PODACI

σ_allow = 20 000 kPa (napon tečenja HDPE, konzervativno)

x ≈ 80 mm (za 625 kPa)

δ_U = 18° (glatka HDPE — pijesak)

δ_L = 10° (HDPE — geomreža)

β = 20°

77

DEPONIJE · ZAŠTITNI GEOTEKSTIL

Zaštita geomembrane od probijanja

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Krupno kamenje u posteljici ili drenažnom šljunku može probiti geomembranu. Iznad geomembrane ispod šljunka obavezno se postavlja zaštitni netkani iglani geotekstil — ključno je odrediti njegovu masu po jedinici površine M.

M — masa geotekstila (g/m²); H — visina ispupčenja (m); 50 kPa — otpornost same HDPE 1,5 mm; p_reqd — pritisak od otpada

Svi MF ≤ 1,0, svi RF ≥ 1,0. Za 270 g/m² i visine ispupčenja 25–38 mm geotekstil se ne preporučuje.

78

DEPONIJE

Primjer — potrebna masa zaštitnog geotekstila

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Krupan šljunak (poluzaobljen, d₅₀ = 38 mm) za sakupljanje procjednih voda na HDPE 1,5 mm, ispod deponije visine 50 m, γ = 12 kN/m³. Potrebno FS = 3,0.

→ usvaja se 500 g/m²

USVOJENI FAKTORI

H = 25 mm (zrna su jedno uz drugo)

MF_S = 0,5 (poluzaobljen)

MF_PD = 0,83

MF_A = 0,25

RF_CR = 1,5; RF_CBD = 1,3

79

DEPONIJE · STABILNOST

Stabilnost višeslojne obloge na kosini

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Čvrsti

otpad

Geomembrane

Pokrivni sloj

Geotekstil

Drenažni geokompozit

CCL ili GCL

Kritična

kontaktna površina

Sl. 5.45 GT/GM/geokompozit/GM iznad CCL ili GCL (prevedeno)

KRITIČNE KONTAKTNE POVRŠINE

Drenažni sloj na kosini izaziva smičuće napone kroz cijeli presjek obloge.

Ako je neki kontakt slabiji od nagiba kosine → sile zatezanja u geosinteticima iznad: kidanje, izvlačenje iz rova ili „nenamjerno” ojačanje.

Teksturirana GM + netkani geotekstil → trenje > 25°; termički vezan geotekstil na geomreži — stabilan.

Kritične: gornja (drenažni sloj) i donja površina — GM na CCL (konsolidaciona voda, δ ≈ 10°) ili GM na GCL (istisnut hidratisani bentonit, δ ≈ 5–10°).

80

DEPONIJE · STABILNOST

Primjer — višeslojna obloga na kosini: sile i T

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Kosina 30 m, nagib 1:3 (β = 18,4°), dvostruka obloga GT/GM/GC/GM/CCL ili GCL; kritični kontakt: sekundarna GM na glini, δ = 10°. Drenažni sloj: h = 450 mm, γ = 18,0 kN/m³, φ = 30°. ΠRF = 2,0.

T_ult pri prvom lomu (netkani geotekstil, 25 kN/m):

Drenažni geokompozit

HDPE geomembrana 1,5 mm

Napon zatezanja (kN/m)

540 g/m² netkani geotekstil

Dilatacija (%)

Pri lomu geotekstila: GM ≈ 22 kN/m (×2), geokompozit ≈ 36 kN/m — svi slojevi se deformišu zajedno (kompatibilnost dilatacija).

81

DEPONIJE

Primjer — višeslojna obloga na kosini: faktor sigurnosti

Primjena geosintetika u građevinarstvu

prihvatljivo, ali…

UPOZORENJE

Stabilnost ovdje obezbjeđuju sami geosintetici obloge kao „nenamjerno” ojačanje.

Sa većim redukcionim faktorima FS bi bio srazmjerno manji.

Kada otpad dođe uz drenažni sloj, on djeluje kao potporna berma i povećava stabilnost.

82

DEPONIJE · PREKRIVAČ

Završni prekrivač deponije

Primjena geosintetika u građevinarstvu

5. Površinski sloj (humus)

erozija vodom i vjetrom, korijenje, životinje — geosintetici za zaštitu od erozije

4. Zaštitni sloj tla

ispod dubine mržnjenja; 300–600 mm komunalni, 450–900 industrijski, 750–1200 opasni, 1200–2000 mm nisko-radioaktivni otpad

3. Drenažni sloj

geomreža ili geokompozit sa geotekstilom; FS = q_allow/q_reqd

2. Barijerni sloj

GM ili GM/GCL (preporuka); CCL samo uz vrlo mala sliježanja

1. Sloj za sakupljanje gasa

debeo netkani geotekstil ili geokompozit ispod barijere

Otpad

sliježanje 5–30 % za 20 godina

EPA — OPASNI OTPAD (MINIMUM)

CCL ≥ 600 mm, k ≤ 1·10^-7 cm/s

Geomembrana ≥ 0,75 mm na glini

Drenaža k ≥ 0,01 cm/s; nagib ≥ 2 % i nakon sliježanja

Humus + zaštitno tlo ≥ 600 mm

Geosintetičke alternative: GCL umjesto CCL; geokompozit umjesto drenažnog tla; geotekstil umjesto filtra; geomreža/geotekstil za ojačanje prekrivača na strmim kosinama.

83

DEPONIJE · PREKRIVAČ

Obloga i prekrivač sa visokim udjelom geosintetika (sl. 5.50)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

• Svaki sloj prekrivača ima svoju funkciju: sakupljanje gasa → barijera → drenaža → zaštita → površinski sloj.
• Geosintetičke alternative prirodnim materijalima: GCL umjesto CCL (CCL ne pripada iznad otpada koji se sliježe), geokompozit umjesto drenažnog sloja, geotekstil umjesto filtra, debeo geotekstil ili geokompozit za gas.
• Na strmim kosinama: ojačanje prekrivača geomrežom ili geotekstilom (v. Primjer 4); na površini — zaštita od erozije.
• Svaka komponenta se mora opravdati tehničkom ekvivalentnošću i odnosom koristi i troškova.

84

DEPONIJE · PREKRIVAČ

Deponijski gas i sloj za njegovo sakupljanje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

11–40 dana

aerobna, pa kisela faza: do 90 % CO₂

180–500 dana

metanogene bakterije: CH₄ raste, CO₂ opada

2 / 5 godina

≈ 30 % / 50 % ukupnog CH₄

80 / 160 godina

90 % / 99 % ukupnog CH₄

• Količina: 0,13–0,64 m³ CH₄ po kN otpada godišnje — za deponiju od 3 miliona t/god. to je 8 500–43 500 m³ CH₄ dnevno.
• Sastav otpada odlučuje: bez organske frakcije (pravila EU) gasa je znatno manje.

ZAŠTO SLOJ ZA GAS ISPOD BARIJERE

Bez sakupljanja gasa pritisak može „naduvati” geomembranu i potisnuti prekrivač — zabilježen je slučaj potiskivanja 1,2 m tla (sl. 5.52).

Gas se sakuplja netkanim iglanim geotekstilom ili geokompozitom ispod barijere i odvodi kroz ventilacione cijevi na razmaku 15–50 m, koje prolaze kroz prekrivač.

Proračun se zasniva na propusnosti za vazduh (transmisivnosti) sloja.

Veće deponije: gas se sakuplja i koristi za proizvodnju energije.

85

DEPONIJE · PREKRIVAČ

Odvođenje deponijskog gasa kroz prekrivač (sl. 5.53)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Sl. 5.53 Odušci: gore — prirodni pijesak i CCL; dolje — geosintetici (GM + GCL + geotekstil ili geokompozit)

• Ispod barijere je sloj za sakupljanje gasa (netkani iglani geotekstil ili geokompozit); gas se odvodi cijevima (na razmaku 15–50 m) i spaljuje na baklji ili koristi za energiju.
• Prodor cijevi kroz geomembranu: obujmica i var na terenu.

Sl. 5.52 Geomembrana „naduvana” gasom sa zatvorene deponije potisnula je ≈ 1,2 m pokrivnog tla

86

DEPONIJE · PREKRIVAČ

Izbor barijernog sloja prekrivke

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Moguće varijante: CCL, GM, GCL, GM/CCL, GM/GCL, GM/CCL/GM, GM/GCL/GM. Ocjenjuju se prema: klimi, diferencijalnom sliježanju, eroziji i probijanju pokrivnog sloja, dozvoljenoj procjeđenoj količini, potrebi sakupljanja gasa i nagibu kosine (Daniel i Koerner, ocjene 1–5 + troškovi).

+77 %

GM u odnosu na CCL

odnos korist/trošak, jednoslojne barijere

+27 %

GCL u odnosu na CCL

jednoslojne barijere

+13 %

GM/GCL u odnosu na GM/CCL

kompozitne barijere

• Preporuka: jednostruka geomembrana ili GM/GCL. CCL je najslabiji izbor — pod sliježanjem otpada puca, a osjetljiva je na isušivanje i mržnjenje; opravdana je samo uz vrlo mala sliježanja.
• Paradoks: propisi za prekrivače i dalje često navode upravo CCL — potrebna je njihova revizija.

87

DEPONIJE · STABILNOST

Veliki lomovi deponija: uvijek je u pitanju tečnost

Primjena geosintetika u građevinarstvu

* 27 poginulih. U — deponije bez obloge ili sa glinom; L — sa geomembranom. Izbor 6 od 10 slučajeva (Tab. 5.19).

POUKE

Sva 4 okidača su u vezi sa tečnošću: u otpadu, u glinenom dijelu obloge ili u temeljnom tlu.

Kod deponija sa geomembranom lom je uvijek translatorni — po kontaktu u oblozi.

3D analize daju u prosjeku 16 % veći FS od 2D.

Ključ: pouzdani parametri smicanja kontakata (direktno smicanje) i kontrola procjednih voda.

88

DEPONIJE · REZIME

Rezime: geosintetici na deponiji — gdje i zašto

Primjena geosintetika u građevinarstvu

89

ZAKLJUČAK

Rezime I dijela

Primjena geosintetika u građevinarstvu

01

Proizvod prema funkciji

Izbor geosintetika polazi od zahtijevane funkcije i deklarisanih svojstava, ne od naziva proizvoda.

02

Dugotrajna čvrstoća

Za ojačanje je mjerodavna čvrstoća umanjena za ugradnju, puzanje i degradaciju.

03

Unutrašnja + spoljašnja

Armirano tlo se provjerava i kao sistem armature i kao gravitacioni blok.

04

Kontakti na deponijama

Kod deponija su kontaktne površine i kontrola kvaliteta ugradnje ključni za sigurnost.

II

Računski primjeri

Primjer 1 — zid od tla armiranog geotekstilom (umotano lice)

Primjer 2 — bočni naponi na zid od saobraćajnog opterećenja

Primjer 3 — zid od tla armiranog geomrežom (montažni paneli)

Primjer 4 — stabilnost i ojačanje zemljanog prekrivača na geomembrani

91

II DIO · PRIMJER 1 · POSTAVKA

Primjer 1 — zid armiran geotekstilom

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Projektovati zid visine 6 m sa licem od umotanog geotekstila (wrap-around), koji preuzima korisno opterećenje od 10 kPa (ekvivalentno stalno opterećenje).

Zasip je krupnozrno tlo (SP): γ = 18 kN/m³, φ = 36°, c = 0.

Koristi se tkani geotekstil od razrezanih traka, čvrstoće na zatezanje širokom trakom u pravcu osnove (mašinski pravac) 50 kN/m, ugla trenja sa zasipom δ = 24°.

Geotekstil se postavlja upravno na lice zida; ivice se preklapaju ili šiju (pravac potke). Koristi se FS = 1,4 uz redukcione faktore za konkretnu lokaciju.

TRAŽI SE

(a) razmak slojeva S_v (b) dužine L (c) preklop L_o (d) spoljašnja stabilnost

q = 10 kPa

H = 6 m

zasip SP

92

II DIO · PRIMJER 1 · OSNOVE

Bočni pritisci na zid (Rankine + Boussinesq)

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Pritisak od tla + od korisnog opterećenja + od pokretnog opterećenja = ukupni bočni pritisak. Izvor: Koerner, sl. 2.45.

93

II DIO · PRIMJER 1 · UNUTRAŠNJA STABILNOST

(a) Izrazi, bočni pritisak i dozvoljena čvrstoća

Primjena geosintetika u građevinarstvu

IZRAZI (JEDN. 2.46–2.50)

Razmak slojeva:

Dužina sidrenja (L_e ≥ 1,0 m):

Ukupna dužina:

Preklop na licu (L_o ≥ 1,0 m):

BOČNI PRITISAK

DOZVOLJENA ČVRSTOĆA

RF_ID = 1,2 ugradnja; RF_CR = 2,5 puzanje; RF_CBD = 1,26 degradacija → T_allow ≈ 26 % T_ult

94

II DIO · PRIMJER 1 · UNUTRAŠNJA STABILNOST

(a) Razmak slojeva: dno zida i proba prema vrhu

Primjena geosintetika u građevinarstvu

DNO ZIDA, z = 6,0 m

→ usvojeno S_v = 0,30 m

PROBA: 0,50 m OD z = 3,3 m

→ usvojeno 0,50 m

PROBA: 0,65 m OD z = 1,3 m

→ usvojeno 0,65 m

ZAŠTO 0,65 m, A NE 1,08 m?

Preostali gornji dio zida od 1,3 m dijeli se na dva jednaka sloja (2 × 0,65 m). Veći razmak otežava zbijanje i formiranje umotanog lica.

Rezultat: 9 slojeva @ 0,30 m, 4 sloja @ 0,50 m i 2 sloja @ 0,65 m (ukupno 6,0 m).

95

II DIO · PRIMJER 1 · UNUTRAŠNJA STABILNOST

Raspored slojeva geotekstila

Primjena geosintetika u građevinarstvu

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

9 slojeva @ 300 mm

4 sloja @ 500 mm

2 sloja @ 650 mm

6,0 m

KONTROLA VISINE

15 slojeva geotekstila

Dobijena je mehanički stabilizovana masa tla (MSE), stabilna sama po sebi. Po potrebi se uvodi i kriterijum upotrebljivosti — ograničenje pomjeranja lica (npr. 20 mm) preko dijagrama napon–dilatacija geotekstila.

96

II DIO · PRIMJER 1 · UNUTRAŠNJA STABILNOST

(b) Dužina sidrenja i dužina u aktivnoj zoni

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Jednačina (2.49) za L_e, sa δ = 24° i c = 0:

L_R iz Rankine-ove ravni loma, jednačina (2.48):

PODACI

Zid: H = 6,0 m, umotano lice

Korisno opterećenje: q = 10 kPa

Zasip (SP): γ = 18 kN/m³, φ = 36°, c = 0

Geotekstil: T_ult = 50 kN/m, δ = 24°

Faktori: FS = 1,4; RF_ID = 1,2; RF_CR = 2,5; RF_CBD = 1,26

97

II DIO · PRIMJER 1 · UNUTRAŠNJA STABILNOST

(b) Postupak za jedan sloj — sloj 15

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Gornji sloj: z = 0,65 m, S_v = 0,65 m

→ zaokružuje se na cio metar: za gornju zonu usvaja se L = 4,0 m

NAPOMENA

Ovaj slajd je dodat radi pojašnjenja — u izvoru je dat samo tabelarni rezultat.

Isti postupak ponavlja se za svih 15 slojeva (sljedeći slajd).

98

II DIO · PRIMJER 1 · UNUTRAŠNJA STABILNOST

(b) Dužine slojeva geotekstila

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Sloj

z (m)

S_v (m)

L_e (m)

L_e,min (m)

L_R (m)

L_rač (m)

L_usv (m)

15

0,65

0,65

0,49

1,0

2,72

3,72

4,0

14

1,30

0,65

0,38

1,0

2,39

3,39

13

1,80

0,50

0,27

1,0

2,14

3,14

12

2,30

0,50

0,26

1,0

1,88

2,88

3,0

11

2,80

0,50

0,25

1,0

1,63

2,63

10

3,30

0,50

0,24

1,0

1,37

2,37

9

3,60

0,30

0,14

1,0

1,22

2,22

8

3,90

0,30

0,14

1,0

1,07

2,07

7

4,20

0,30

0,14

1,0

0,92

1,92

2,0

6

4,50

0,30

0,14

1,0

0,76

1,76

5

4,80

0,30

0,14

1,0

0,61

1,61

4

5,10

0,30

0,14

1,0

0,46

1,46

3

5,40

0,30

0,14

1,0

0,31

1,31

2

5,70

0,30

0,14

1,0

0,15

1,15

1

6,00

0,30

0,13

1,0

0,00

1,00

ZAKLJUČAK

Proračunske L_e su vrlo male (tipično za geotekstilne zidove) → mjerodavan je minimum 1,0 m.

L = L_e + L_R zaokružuje se naviše, na cio metar.

Tri zone: 4,0 / 3,0 / 2,0 m.

99

II DIO · PRIMJER 1 · UNUTRAŠNJA STABILNOST

Ukupna širina geotekstila i orijentacija rolne

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Za gornji sloj potrebna širina je 4,0 + 0,65 + 1,0 = 5,65 m — šire od mnogih komercijalnih rolni. Moguća su tri slučaja:

Slučaj 1

Rolne paralelno sa licem

Mjerodavna je čvrstoća u pravcu potke. Moguće za donje slojeve, ali ne i za gornje (5,65 m).

Slučaj 2

Dvije rolne paralelno sa licem

Za gornje slojeve potreban šiven šav ili veliki preklop; za šav se uvodi dodatni redukcioni faktor.

Slučaj 3

Rolne upravno na lice

Koristi se čvrstoća u pravcu osnove u pravcu glavnog napona — usvojeno u ovom primjeru. Spojevi (šav/preklop) u sporednom pravcu, gdje su sile svega ≈ 33–50 %.

100

II DIO · PRIMJER 1 · UNUTRAŠNJA STABILNOST

(c) Kontrola dužine preklopa L_o

Primjena geosintetika u građevinarstvu

Provjera da li je L_o manje od preporučenih 1,0 m — jednačina (2.50):

Najveća vrijednost je u gornjem sloju, z = 0,65 m:

→ usvojeno L_o = 1,0 m za sve slojeve

PODACI

Zid: H = 6,0 m, umotano lice

Korisno opterećenje: q = 10 kPa

Zasip (SP): γ = 18 kN/m³, φ = 36°, c = 0

Geotekstil: T_ult = 50 kN/m, δ = 24°

Faktori: FS = 1,4; RF_ID = 1,2; RF_CR = 2,5; RF_CBD = 1,26

101

II DIO · PRIMJER 1 · REZULTAT

Rješenje nakon provjere unutrašnje stabilnosti

Primjena geosintetika u građevinarstvu

4,0 m

3,0 m

2,0 m

2,1 m

2,1 m

1,8 m

Zasip: γ = 18 kN/m³, δ = φ = 34°, c = 0

nožica

TEMELJNO TLO

γ = 18,5 kN/m³

φ = 15°

δ = 0,95 φ = 14,2°

c = 20 kN/m²

c_a = 0,80 c = 16 kN/m²

Za spoljašnju stabilnost izvor usvaja φ = 34° za zasip iza armirane mase.

102

II DIO · PRIMJER 1 · SPOLJAŠNJA STABILNOST

(d) Spoljašnja stabilnost: aktivni pritisak i prevrtanje

Primjena geosintetika u građevinarstvu

AKTIVNI PRITISAK (φ = δ = 34°)

PREVRTANJE OKO NOŽICE O

✓ zadovoljava

W₁

W₂

W₃

P_a

O

W₁ 6,0×2,0; W₂ 3,9×1,0; W₃ 1,8×1,0 m; krakovi: 1,0 / 2,5 / 3,5 m; P_a·sinδ na 4,0 m

103

II DIO · PRIMJER 1 · SPOLJAŠNJA STABILNOST

(d) Spoljašnja stabilnost: klizanje i nosivost tla

Primjena geosintetika u građevinarstvu

KLIZANJE PO OSNOVI

✓ zadovoljava

NOSIVOST TEMELJNOG TLA

✓

TEMELJNO TLO

c = 20 kN/m², φ = 15°, γ = 18,5 kN/m³; c_a = 0,80 c = 16 kN/m², δ = 0,95 φ = 14,2°; B = 2,0 m; N_c = 10,98, N_γ = 2,65

104