Piotr Jermołowicz - Inżynieria Środowiska Szczecin Zszywanie geotkanin - typy szwów i ich efektywność. Połączenia można podzielić na spoiny prefabrykowane i wykonywane na miejscu. W użyciu jest wiele różnych rodzajów elementów połączeniowych. Zakłady geotkanin w miejscach, w których konieczne jest przenoszenie obciążeń powinny być zszywane. Szwy powinny mieć jak największą sprawność mechaniczną i trwałość w porównaniu z właściwościami łączonych materiałów. Rys. 1. Rodzaje szwów
Szwy wykonuje się różnymi metodami. Najczęściej stosowane przedstawiono na rys. 1. Rodzaje ściegów pokazano na rys. 2. Typowe właściwości eksploatacyjne przedstawiono w tabeli 1. W sytuacji, gdy powstające naprężenia są stosunkowo małe, można wykonywać spoiny na luźny zakład. Takie spoiny są często wykonywane w drugorzędnym kierunku rozciągania, nie należy natomiast wykonywać ich w głównym kierunku rozciągania w budowlach z gruntu zbrojonego. Dla geotkanin, których zadaniem jest przenoszenie dużych obciążeń, dobrą i skuteczną metodą przenoszenia tych obciążeń z jednego elementu zbrojenia na drugi jest szycie. Do czynników wpływających na wytrzymałość spoin zszywanych należą: materiał, z którego je wykonano; rodzaj spoiny; układ ściegów; gęstość ściegów; - nici użyte do szycia; maszyna użyta do szycia. Geotkaniny produkuje się w długich arkuszach o określonej szerokości. W miarę możliwości należy unikać wykonywania spoin w kierunku podłużnym, czyli kierunku maksymalnego naprężenia. Jeżeli jednak są one konieczne, wówczas należy połączyć je na szeroką zakładkę lub specjalnymi metodami spajania na miejscu. Geotkaniny, które można szyć są produkowane ze wzmocnioną boczną krawędzią lub krajką. Konstrukcja krajki ma spory wpływ na skuteczność szwów. Fot.1. Wzmocniona fabrycznie boczna krawędź geotkaniny (krajka).
Fot. 2, 3, 4. Postrzępiona krawędź boczna powinna być przycięta termicznie W trakcie wykonawstwa stosuje się różne rodzaje szwów : a) Szew prosty. Najbardziej popularny, ale możliwość jego wykonania zależy od stanu krajki na geotkaninach, b) Szew motylkowy. Stosowany jeżeli krajka jest słaba lub nie nadaje się do zszywania. Największe korzyści uzyskuje się wykonując podwójny ścieg za pomocą stopki do podwijania, c) Szew J. Stosowany do zszywania dwóch różnych materiałów geotekstylnych lub jeżeli krajki na dwóch łączonych arkuszach różnią się od siebie. Geotekstylia lżejsze lub luźniej utkane powinny być złożone do środka. Jeżeli konieczne jest wykonanie gęstego ściegu na wewnętrznych geotekstyliach, materiał można złożyć podwójnie, otrzymując w ten sposób podwójny szew J. Taki szew ogranicza uszkodzenia przędzy. Największe korzyści uzyskuje się wykonując podwójny ścieg.
d) Do wykonywania wszystkich szwów J wykorzystuje się stopkę do podwijania. Szew z zakładką. Takie szwy wykonuje się na wytrzymałych i szerokich materiałach. Wytrzymałość szwu zależy od konstrukcji i wytrzymałości materiału pośredniego, który jest uformowany z przędzy o większej wytrzymałości i gęstszym splotem niż konstrukcja geotekstylna. Materiał pośredni przeszywa się pojedynczą linią ściegu, a następnie materiał składa się w kształt motylka i zszywa ściegiem dwunitkowym, e) Szew Z. Stosowany do szycia wysokowytrzymałych i szerokich pasm geosyntetyków, gdy konieczne jest przeniesienie całego lub niemal całego obciążenia przy niewielkim odkształceniu. Ze względu na wielonitkowe ściegi, do szycia potrzeba umiarkowanej siły (przy użyciu nici poliestrowych). Takie szwy wykonuje się na niezłożonych geotekstyliach o pełnej szerokości z zastosowaniem klasycznej maszyny do szycia z dzieloną igielnicą w stacjonarnej wytwórni. Tabela 1 Metody wykonywania połączeń i orientacyjna wytrzymałość różnych materiałów polimerowych Sprawność przenoszenia Przemieszczeniec Materiał Typ spoiny obciążeńb mm % Szew prostya od 30 do 50 a Szew motylkowy od 40 do 70 Szew J a od 30 do 60 Podwójny szew J a Geotkanina od 50 do 70 Szew z zakładkąa 80 a Szew Z od 70 do 100 < 10 Zależnie od metody i Zgrzewanie miejscowych warunków UWAGA : tabela podaje w sposób orientacyjny cechy typowych spoin. Aby określić ich faktyczne właściwości, należy zastosować odpowiednią metodę badań, np. BS 6906-1 lub ISO 10321. a Są to spoiny szyte (szwy). b Mierzona jako iloraz wytrzymałości spoiny na rozciąganie i wytrzymałości połączonych geotekstyliów na rozciąganie. c Pomiar przemieszczenia spoin wg BS 6906-1 lub ISO 10321. d Przemieszczenie po wstępnym naprężeniu w celu wybrania luzu spoiny. Układ ściegów Poniżej podano opis trzech rodzajów ściegów. a) Pojedynczy ścieg łańcuszkowy. Ścieg jednonitkowy, niezalecany do przenoszenia obciążeń konstrukcyjnych (rys. 2). b) Podwójny ścieg łańcuszkowy. Podwójny ścieg nie pruje się w przypadku zerwania nici i jest najczęściej stosowany do szycia geosyntetyków w terenie, (rys. 2). c) Klasyczny ścieg stębnowy. Tego ściegu rzadko używa się do szycia geosyntetyków w terenie.
Rys.2. Rodzaje ściegów Gęstość ściegów zależy od geotkaniny, rodzaju przeznaczenia, typu szwu, nici i rodzaju maszyny do szycia. Może to być od 3-4 ściegów na cm szerokości - w przypadku geotkanin do 60 kn/m ( lekkich) i do 2-3 ściegów na cm szerokości dla geotkanin ciężkich o wytrzmałości na rozciąganie powyżej 80 kn/m. Parametry nici wyraża się w teksach. Tex to ciężar (w gramach) 1000 mb nici. Nici używane do szycia geosyntetyków mają pomiędzy 300 a 1200 tex. a) Nici polipropylenowe. Takie nici nie powinny być wykorzystywane do celów konstrukcyjnych, ale mogą być używane do fastrygowania i przytrzymywania wstępnego, b) Nici poliestrowe. Najczęściej stosowany typ nici, c) Nici aramidowe. Można je wykorzystywać do wykonywania wysokowytrzymałych spoin. Ich wytrzymałość na zerwanie dochodzi do 40 kn. W związku z dużymi wymiarami i ciężarem prefabrykowanych płaszczyzn geotkanin, podczas szycia w hali produkcyjnej są one nieruchome. Elementem poruszającym się jest natomiast maszyna do szycia.
Fot. 5. Potrójny szew zamykający pasmo geotkaniny w formę rękawa (koszulki) dla formowania kolumn żwirowych. Nici do maszyn ręcznych z igłami do wykonywania ściegów podwójnych łańcuszkowych mają ok. 400 teksów. Fot. 6, 7. Przy podwójnym przeszywaniu drugi szew co 2,0 m powinien krzyżować się z pierwszym. Cięższe maszyny do szycia wymagają odpowiedniego podparcia umożliwiającego ustawienie maszyny we właściwym położeniu i przesuwanie jej podczas szycia. Takie maszyny często są wyposażone w dwie igły, umożliwiające wykonywanie dwóch podwójnych ściegów łańcuszkowych jednocześnie.
Fot. 8, 9. Prefabrykacja większych paneli z geotkaniny na maszynach przeszywających stacjonarnych. Przenośne maszyny do szycia wymagają regularnego serwisowania, szczególnie jeżeli są używane przy dużym zapyleniu. Fot. 10, 11. Punktowe lub ciągłe zgrzewanie dmuchawą gorącego powietrza z jednoczesnym dociskiem / klamrowanie luźnych zakładów geowłókniny