גיאוגרידים הם חומר גיאו-סינתטי עיקרי בשימוש נרחב בהנדסה אזרחית, המשמשים לעתים קרובות כחיזוק במבני אדמה מחוזקים או בחומרים מרוכבים. בהתבסס על תהליכי ייצור וחומרי ייצור, ניתן לחלק רשתות גיאוגרפיות לארבע קטגוריות עיקריות: רשתות פלסטיק, רשתות פלסטיק-של פלדה, רשתות גיאוגרפיות מפיברגלס ורשתות גיאוגרפיות סרוגות-מפוליאסטר. בשימוש בהנדסה אזרחית, לרשתות גיאוגרפיות יש תכונות ופונקציות ייחודיות, המשפרים את היציבות, ההתנגדות לעיוותים והעמידות של מבנים הנדסיים.
1. הגדרה והקדמה של גיאוגרידים
רשתות גיאוגריד הן חומר גיאו-סינתטי עיקרי עם תכונות ופונקציות ייחודיות בהשוואה לחומרים גיאו-סינתטיים אחרים. הם משמשים בדרך כלל כחיזוק במבני אדמה מחוזקים או חומרים מרוכבים.
רשתות גיאוגרפיות מסווגות לארבע קטגוריות עיקריות: רשתות גיאוגרפיות מפלסטיק, רשתות גיאוגרפיות פלסטיות-מפלסטיק, רשתות גיאוגרפיות מפיברגלס ורשתות גיאוגרפיות סרוגות- מפוליאסטר. רשת גיאוגריד היא רשת דו-ממדית או מסך רשת תלת-ממדית בגובה מסוים, העשויה מפולימרים כגון פוליפרופילן ופוליוויניל כלוריד באמצעות תרמופלסטיות או יציקה. בשימוש בהנדסה אזרחית, הוא נקרא גיאוגריד.
2. פונקציות ויישומים עיקריים של גיאוגרידים
הפונקציות והיישומים העיקריים של רשתות גיאוגרפיות הן כדלקמן:
● הגדלת כושר הנשיאה והביצועים נגד-החלקה של הבסיס, הפחתת שקיעת אדמה ועיוות.
● מניעת דפורמציה וסדקים של התת-מתחתית הנגרמים מאובדן חומרי התשתית.
● חיזוק התשתית, פיזור ופיזור עומסים בצורה יעילה, שיפור היציבות וכושר הנשיאה של התשתית והארכת חיי השירות שלה.
● מסוגל לעמוד בעומסים מתחלפים גדולים יותר.
● שילוב של רשתות גיאוגרפיות עם שיטות בנייה של בטון זריקה ובטון עוגן לתחזוקת שיפועים יכול לא רק לחסוך 30%-50% מההשקעה אלא גם לקצר את תקופת הבנייה ביותר מחצי.
● הוספת רשתות גיאוגרפיות לתשתית ולשכבות פני השטח של כבישים מהירים יכולה להפחית את הסטייה, לצמצם את החרדה, לעכב את הופעת הסדקים פי 3-9 ולהפחית את עובי השכבה המבנית בעד 36%.
3. סיווג גיאוגרידים
רשתות גיאוגרפיות מסווגות בעיקר לחמש קטגוריות: רשתות גיאוגרפיות חד-ציריות, רשתות פלסטיק דו-ציריות, רשתות גיאוגרפיות פלסטיות-מפלסטיק, רשתות גיאוגרפיות מפיברגלס ורשתות גיאוגרפיות מפוליאסטר סרוגות-.
ביניהם, ניתן לחלק גיאוגרידים חד-ציריים לשני סוגים לפי חומרי גלם שונים: גיאוגרידים מפוליפרופילן חד-ציריים וגיאוגרידים מפוליאתילן חד-ציריים; ניתן לחלק רשתות פלסטיק-פלדה לרשתות פלדה-קמורות-פלדה, רשתות פלדה-השתלבות זו בזו ורשתות פלדה בצורת-פלדה{5}}לא סדירות לפי תהליכים שונים; רשתות גיאוגרפיות של סיבי זכוכית כוללות גם רשתות גיאוגרפיות של סיבי זכוכית-דביקות עצמיות.
4. ביצועים ומאפיינים של גיאוגרידים
● חוזק מתיחה גבוה והתארכות נמוכה: רשתות גיאוגריד סיבי זכוכית משתמשות בסיבי זכוכית כחומר גלם ובעלי עמידות גבוהה בפני דפורמציה, עם התארכות שבירה של פחות מ-3%.
● ללא זחילה-לטווח ארוך: כחומר מחזק, היכולת לעמוד בפני דפורמציה בעומסים ארוכי טווח-, כלומר התנגדות לזחילה, חשובה ביותר. סיבי זכוכית אינם זוחלים, מה שמבטיח שהמוצר יכול לשמור על ביצועיו לאורך תקופה ארוכה.
● יציבות תרמית: טמפרטורת ההיתוך של סיבי זכוכית היא מעל 1000 מעלות, מה שמבטיח את היציבות התרמית של סיבי זכוכית גיאוגרפיים במהלך פעולות הריצוף.
5. היקף היישום של גיאוגרידים
● משמש בעיקר בפרויקטים של שימור מים כגון דילים, סכרים, נהרות, תעלות, בניית חומות ים וחיזוק מאגרים. ניתן להשתמש ב-Geogrids בטיפול במזבלה, תחנות כוח, פרויקטים של סכרי אפר, מכרות פחם, מתכות, גינון, גידור ושדות אחרים.
● הם משמשים גם לחיזוק יסודות אדמה רכה של מבני בניין כדי לשפר את כושר הנשיאה הכולל של הבסיס.
● חיזוק יסודות שדה התעופה יכול לשפר משמעותית את יכולת הנשיאה של המסלול, להבטיח המראה ונחיתה בטוחות של מטוסים.
● שימוש בגיאוגרפים במסילות ברזל יכול למנוע התיישבות מוקדמת ופגיעה במסילות ברזל על יסודות קרקע רכים.
6. תהליך ייצור וייצור של גיאוגרידים
תהליך הייצור והייצור של רשתות גיאוגרפיות כולל בעיקר את השלבים הבאים:
● חומרי גלם: חומרי גלם שונים נבחרים בהתאם לצרכים, כגון סיבים -בעלי ביצועים גבוהים כמו סיבי זכוכית, סיבי פחמן וארמיד.
● אריגה: החוטים נארגים למבנה רשת באמצעות מכונת סריגה עיוות, בעוד חוטי חיבור עדינים יותר קושרים את הצטלבות של החוטים יחד ליצירת קשרים חזקים.
● ציפוי: לאחר האריגה נדרש תהליך ציפוי להגברת העמידות והיציבות של הגיאוגריד. חומרי ציפוי נפוצים כוללים חומרי ציפוי פוליוויניל כלוריד וחומרי ציפוי אספלט שונה.
● בדיקה: ערכו בדיקת איכות על המוצר המוגמר כדי לוודא שהוא עומד בתקנים הרלוונטיים.
● מוצר מוגמר: לאחר בדיקת איכות, ניתן להכניס את הגיאוגריד לשימוש.
7. שיטות ותהליכי בנייה של גיאוגריד
שיטות ותהליכי הבנייה של רשתות גיאוגרפיות הן כדלקמן:
הכנה לפני בנייה: יש ליישר ולדחס את השכבה הבסיסית, תוך הקפדה על שטוחות של לא יותר מ-15 מ"מ ודרגת דחיסה העומדת בדרישות התכנון. המשטח חייב להיות נקי מבליטות קשות כגון חצץ וסלעים.
הנחת הרשת הגיאוגרפית:
● בעת אחסון והנחת ה-Geogrid, הימנע מחשיפה לאור שמש ישיר וחשיפה ממושכת כדי למנוע פגיעה בביצועים.
● הנח אותו בניצב לכיוון הקו, וודא שחפיפות עומדות בדרישות ציור העיצוב, והחיבורים יציבים. חוזק המפרקים בכיוון הלחץ לא צריך להיות נמוך מחוזק המתיחה העיצובי של החומר, ואורך החפיפה לא יפחת מ-20 ס"מ.
● איכות הגיאוגריד חייבת לעמוד במפרטים בשרטוטי העיצוב.
● הבנייה צריכה להיות רציפה, הימנעות מפיתולים, קמטים וחפיפה. ודא שהרשת הגיאוגרפית מתוחה כדי לשאת משקל; הדק אותו ידנית כדי להבטיח שהוא אחיד, שטוח ונצמד היטב למשטח הבסיסי. אבטח אותו באמצעות שיטות כגון מסמרים.
● בעת התקנת הרשת הגיאוגרפית, כיוון החורים המוארכים צריך להתאים לכיוון החתך- של הכביש. יש ליישר ולשטח את הגיאוגריד. יש לטפל בקצוות הגיאוגריד בהתאם לתכנון.
● מילוי חוזר צריך להתבצע מיד לאחר הנחת הגיאוגריד, עם מרווח שלא יעלה על 48 שעות כדי למנוע חשיפה ישירה לאור השמש.
מילוי חוזר: מילוי חוזר צריך להתחיל מיד לאחר הנחת הגיאוגריד. מילוי חוזר צריך להתבצע בצורה סימטרית על פי עקרון "שני צדדים קודם, אחר כך באמצע", ואסור בתכלית האיסור למלא קודם את אמצע הסוללה.
8. ציפורניים בצורת גיאוגריד U-
מסמרים בצורת גיאוגריד U- הם אחד המרכיבים העיקריים לקיבוע וחיבור רשתות גיאוגרפיות. הם סוג של מכשיר מכני מבני המשמש בעיקר לקיבוע רשתות גיאוגרפיות ליסודות כגון קירות, יסודות כלונסאות וקירות עפר כדי להבטיח את היציבות וחיי השירות הארוכים של הרשת הגיאוגרפית.
ציפורניים בצורת גיאוגריד U- מעוצבות כמו האות U, מה שהופך אותן קלות להתקנה ולהזזה. הם עשויים בדרך כלל מפלדה בעלת חוזק- גבוה או מפלדת אל חלד, עם חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה ומניעת חלודה. בפרויקטים של רשתות גיאוגרפיות, מסמרים בצורת -U לא רק מקבעים את הרשת אלא גם מונעים ממנו להינזק מרוח וגשם-לטווח ארוך. ניתן להתקין מסמרים בצורת U- ידנית או מכנית במהלך הבנייה. הם מותקנים בדרך כלל על קירות או יסודות כלונסאות, ואז הגיאוגריד מוכנס לתוך המסמר בצורת U- ומאובטח בעזרת מנעולים או ברגים.
